야간 위성영상을 이용한 전국 시가화 지역의 확대 분석

Abstract

도시적 토지이용으로 구분될 수 있는 도로, 건축물 등으로 구성된 시가화 지역은 산업화․도시화에 따라 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 시가화 지역은 지적공부나 토지이용도, Landsat 위성영상 등 현존하는 다양한 데이터를 통해 추출하고 변화를 파악할 수 있으나, 한반도 전역에 대해 동일한 시기의 데이터를 얻는 것은 한계가 있다. 따라서 위성영상 중 야간위성영상을 활용하는 방법을 모색할 수 있다. 본 연구에서는 선행연구를 기반으로 야간 위성영상을 이용하여 2014년에서 2022년 사이 전국 지역별 빛세기 변화를 파악하고, 시가화 지역을 추출하여 시계열적 변화를 고찰하였으며, 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 전국 시도별 빛세기 현황 분석 결과, 시도별 빛 총량은 모든 지역에서 증가하였으며, 지역별로 빛세기 증가량과 증가율의 차이가 존재하였다. 야간 인공조명의 영향을 가장 많이 받는 도시지역을 대상으로 시도별 도시지역 면적과 빛세기와의 관계를 분석한 결과에서는 시도별 도시면적이 2014년 대비 2022년에 큰 변화는 없었으나 전체 시도별 빛 총량은 증가하였으며, 해당 시기 모두 도시 면적과 빛 총량과의 관계는 높은 수준이었다. 또한, 전처리 과정이 수행된 DNB 영상자료를 바탕으로 시도별 야간 빛세기가 증가하거나 감소한 화소의 공간분포를 분석한 결과, 대부분 지역에서 증가한 화소가 분포하고 있었으며, 지역별 화소 변화율에서도 대부분 지역에서 큰 증가를 경험했다. 둘째, 전국 시군구별 빛세기 현황 분석 결과, 2014년 대비 2022년 증가량에서 대부분 지역이 증가한 것으로 나타났으나, 증가율에서는 지역별로 큰 차이가 보였다. 2014년 대비 2022년 증가량 상위 20%에 해당하는 40개 지역 중 경기도 평택시가 가장 큰 증가량을 보였으며, 그 뒤로 경기도 화성시, 충청북도 청주시, 전라남도 여수시, 인천광역시 중구 순으로 큰 증가량을 보였다. 2014년 대비 2022년 증가율에서 상위 20%에 해당하는 40개 지역에서는 강원도 인제군과 화천군, 경상북도 영양군이 가장 큰 증가율을 보인 지역으로 나타났으며, 각각 200% 이상의 증가율을 보였다. 또한 시군구별 빛세기 증감량에서 2014년 대비 2022년 가장 큰 증가량으로 나타난 경기도 평택시와 그 다음 순으로 도출된 화성시를 대상으로 야간 위성영상과 같은 화소의 크기로 산출하여 도면화한 결과, 각 지역별로 산업 및 공업단지와 시가화 지역을 중심으로 빛세기가 강하게 나타나는 것으로 파악할 수 있었다. 셋째, 야간 위성영상으로도 시가화 지역을 파악할 수 있는 가능성을 확인하였다. MCD12Q1 영상 자료를 통해 2014년과 2022년의 시가화 지역을 추출하고 그 변화를 파악할 수 있으며, 야간 위성영상 자료와 MCD12Q1의 시가화 지역과의 비교를 통해 시가화 지역의 변화를 파악할 수 있었다. MCD12Q1에서 추출된 시가화 지역 면적과 전처리가 수행된 SNPP-VIIRS DNB 영상자료를 바탕으로 국지적 공간 통계지수인 Getis-Ord’s Gi와 Moran I 핫스팟 분석을 통해 추출된 핫스팟 지역의 면적을 비교하여 전국 시가화 지역의 변화를 분석한 결과, MCD12Q1 시가화 지역 면적은 2014년 및 2022년 Getis-Ord’s Gi(유의수준 99%)을 통해 도출된 핫스팟 지역의 면적과 가장 유사한 것으로 나타났으며, 인천광역시와 경기도, 그리고 경상남도를 제외한 다른 지역에서 7㎢ 미만의 면적 차이를 보였다. 야간 위성영상을 활용하여 동일한 시기의 국지적 영상추출을 통해 시가화 지역 확대의 시계열적 분석이 가능한 것으로 판단된다. 또한, 시가화 지역 추출 및 변화를 확인할 수 있는 다양한 자료들의 한계점을 보완하는 방법으로 제시할 수 있어 야간 위성영상은 시가화 지역을 설명할 수 있는 공간적 대안자료로서의 성격을 지닌다고 볼 수 있다.