Urban forest edge as an approach towards sustainability : focus on Onsu-dong, Guro-gu, Seoul

조원희 서울대학교 환경대학원 2012 국내석사

Seoul as a metropolitan city has grown very fast in the half a century. Before urbanization, Seoul maintained many mountains and hills that created an exquisite natural landscape. At present the growing city has reached the edges of the mountain which are forested. Forest shares the border with urban fabrics in irregular form. The forest seems an inconsiderable condition and each edge is easily characterized by function of the city. But forest and city do not match harmoniously, as the city seems a stronger force. To alleviate the sudden conflicts on urban fabric and forest, methodological approach is necessary. To reinforce the city forest which is yet young and fragile, collective insights are imperative. The purpose of this thesis is as the following. First, explore a sustainable planning method which integrates forest and urban fabric as a sustainable human settlement. Second, introduce an ecological planning method to connect forest and urban vegetation with the purpose of setting up autonomous plant succession. Third, devise a practical planning method and administrative guidance with current theories on the forest edge and urban forest for and applicable cityscape. Throughout this research the three major inputs will be the landscape ecology theory of the forest edge, the approach to urban forest and the concept of Korean village grove (Maeulsoop). To test these theoretical concepts, this thesis focuses on the case of Onsu-dong village and its neighboring industrial complex. For this research in chapter 3, it contains the history, site visits, water systems, soil, current vegetation, traffics, land use and open spaces of surrounding area of the site. Chapter 4 evaluates urban planning, village project and neighborhood park construction plan that are in progress of the site and also, it emphasized the validity of this new research that will connect the plans and the urban forest. In chapter 5, planning strategies include the managing of a soft edge as the foundation of green corridor, multiplying patch elements for the green porosity of urban fabric, and extending boundary of the forest as a green buffer. To apply various strategic methods, the author selected 5 areas regarding each with a significantly different character. Planning scope includes forest, village and industrial complex. In chapter 6, for a specified design the patches and corridor are set on the site and the circulation line of vehicle and human is designed. For the vegetation of patch, the climax species Carpinus laxiflora and Quercus aliena of the future dominant Quercus spp. forest is adjusted to the corridor which connects the forest and the urban area. On the wet land, riparian vegetation Salix spp. is suggested and Alnus hirsuta is selected for the forest valley. Also where the eastern village and forest meets is the suitable soil for the Marus domestica (apple tree) to grow. In the lower reaches of main stream, the soil is rich and fertile for crops to grow, so Morus alba (mulberry tree) is selected. Paulownia tomentosa (Korean paulownia) was also selected since this region was well-known for its propagation. What the Onsu-dong residents wanted was elected through the residents’ meeting for Citizen-participating regeneration project. The results are combined with a master plan, five sections, two detailed forest edge sections and vegetation selection tables. 숲은 인간정주 환경에서 가장 일반적으로 마주할 수 있는 경관이었다. 급격하고 무분별한 도시화로 인하여 그 생태적 가치와 중요성은 잊혀져 왔으나 최근 서울숲, 북서울 꿈의 숲 등의 숲을 주제로 한 공원이 대두됨에 따라 그 가치가 재조명 되고 있다. 숲은 도시와 불규칙한 형태로 그 경계를 공유한다. 경계의 성격 역시 도시의 기능에 따른다. 현재의 숲과 도시의 대치되는 경계의 모습을 파악하는 것과 보다 나은 이용, 보전을 위한 계획안의 필요가 증대되고 있다. 논문의 목표는, 첫째, 인간의 정주환경이며 이로운 공간으로써 각각의 다른 도시기능과 접하는 숲 가장자리의 통합적이고 지속가능 한 경관을 모색하는 것이다. 둘째, 도시숲의 가장자리를 보호할 수 있는 생태적 방법으로 기존식생의 복원과 천이를 설계에 적용하는 것이다. 셋째, 현실적인 접근을 통해 현재의 제도적 제약 속에서 도시숲 가장자리의 해결을 모색하는 것이다. 본고의 2장에서는 도시숲 가장자리에 대한 세가지 이론적 접근을 담았다. 경관생태학에서 보는 숲 가장자리와 조경학계에서 보는 도시숲, 한국의 마을숲에 대한 조사가 진행되었다. 3장은 대상지에 대한 구체적 역사, 현황, 수 체계, 토양, 현존식생, 교통, 토지이용, 주변 오픈 스페이스 등을 담고 있다. 논문의 대상지로는 서울시 구로구 온수동을 선정하였다. 서울의 경계부인 위 주거지와 공업지대와 맞닿는 온수도시자연공원이 포함된다. 온수동은 서울의 서남단 가장자리에 위치하여 지리적, 심리적 경계의 성격을 갖는다. 4장에서는 대상지 내에 진행되고 있는 도시계획안, 마을만들기 프로젝트, 도시자연공원 시설지구계획안을 비교분석하고 이들을 통합적으로 도시숲과 연계시키기 위한 새로운 대안인 본 연구의 타당성을 부각시켰다. 5장에서는 설계의 전략으로, 그린인프라로써의 유연한 경계, 도시숲의 성격을 연장하는 패치들의 적용, 그린 버퍼로써의 숲의 가장자리 확장에 관한 사고의 흐름을 기술하였다. 6장은 종합적 결과로 기존의 토양과 식생을 기반으로 도입될 수 있는 식물들을 패치와 코리더에 적용하고 동선, 프로그램과 연결시켰다. 미래의 우점식생인 참나무(Quercus spp.)림에 가까운 지역에는 서어나무(Carpinus laxiflora)와 갈참나무(Quercus aliena)가 적용되어 숲과 도시지역을 연결하는 코리도어(Corridor)의 역할을 하게 된다. 습지에는 버드나무 종류(Salix spp.)가 새로 도입될 수 있으며, 골짜기에는 기존에 산재하는 오리나무(Alnus hirsuta)를 보호, 육성 할 수 있다. 마을의 서쪽은 사과나무(Marus domestica)가 자라기 알맞은 토양으로 사과나무는 정원수와 과수로 이용될 수 있으며 마을과 공단 사이의 오류천 지류의 비옥한 지대에는 뽕나무(Morus alba)가 자라기 알맞다. 오동나무(Paulownia tomentosa) 역시 이 지역에서 잘 자랐던 기록을 따라 적합수종으로 선정하였다. 온수동 주민들은 서울시에서 도입한 마을 만들기 프로젝트를 회의를 통하여 마을에 필요한 프로그램들을 도출해 내었고 이를 바탕으로 프로그램을 계획하여 제안 식생과 통합한 결과로 마스터플랜과 5개의 섹션, 2개의 숲 가장자리 상세 식생제안 도면으로 나타내었다.

Citizens' preferences for ecosystem services provided by urban forests in Beijing, China

한지영 서울대학교 대학원 2018 국내석사

Rapid urbanization creates tremendous pressure on the natural environment. It also causes many ecological problems, especially in a city and its surrounding areas. Developing urban forest is considered an important strategy for promoting sustainable urban development. In other words, urban forests play a very significant role in urban ecosystems. They provide a variety of important ecosystem services (hereafter referred to as ESs) for people. These include carbon sequestration, air quality improvement, water storage, recreation and aesthetic services. Although the role of urban forests in ecological environment construction is of great significance, the urban forest per capita in Beijing is limited and cannot meet public needs. Policy options to meet various public needs, improve distribution and supply of ecosystem services, and minimize the conflict between policy makers and ecosystem beneficiaries by analyzing public preferences of urban forests in terms of various ecosystem services are necessary. This study aims to the Beijing citizens’ preferences over various options of urban forest management strategies. The literature review and expert Delphi method were employed to rank the importance of 18 ecosystem services and to classify the ecosystem services of urban forests into 6 categories: (1) fresh water, (2) noise reduction, (3) moderation of extreme events, (4) air quality regulation, (5) species diversity and wildlife habitat, and (6) recreation and spiritual experience. The main choice experiment survey was conducted in October 2017 and a total of 483 valid questionnaires were analyzed. The subjects of this experiment were citizens older than 19 years old, have lived in Beijing for more than 1 year and have visited any one of the urban forests located in Beijing more than once during 2016. The results are as follows: Firstly, the air quality regulation ES is considered as the most influential service for Beijing citizens in terms of their choice of urban forest. Beijing citizens were willing to pay 85 RMB/year and 264 RMB/year to invest in urban forest expansion for improving air quality from low to middle and from middle to high, respectively. In addition, Beijing citizens regarded the fresh water ES as the second-most important ES. Secondly, citizens with a high monthly household income are more willing to pay for urban forest ESs. Thirdly, apartment owners are willing to pay municipality tax as compared to non-apartment owners. Fourthly, citizens emotionally connected to Beijing tend to have willingness to pay more of municipality tax. The results indicate that citizens are willing to pay a tax that can support urban forestry for air quality improvement. This research suggests for urban environmental policy makers in Beijing to pay more attention to air quality regulation function of forests. It is also recommended to design and manage urban forests to satisfy its visitors.

A Nature-based Solutions Framework for Sustainable Urban Forests Management

정진숙 서울대학교 대학원 2024 국내박사

자연기반해법 프레임워크는 물질과 에너지 흐름의 원활한 순환을 위해 자연적인 과정을 문제해결의 주요한 원칙으로 고려한다. 자연기반해법을 통한 도시환경 관리는 점차 심화되고 있는 기후 위기와 도시 재난에 대응하기 위해 주목받고 있다. 도시는 도시재난, 환경불평등, 도시생태계 악화 등 다양한 문제를 안고 있으며 자연기반해법에 기반한 지속가능한 도시자연 관리를 통해 다양하고 복합적인 문제의 해법을 다면적으로 고려할 수 있다. 이를 통해, 도시의 생태계를 복원하고 적절히 관리함으로써, 기후변화의 부정적 영향을 완화하고, 생물 다양성을 증진하며, 도시민의 복지를 동시에 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 3개의 연구를 통해 도시에서 다양한 기능을 수행하는 대표적인 그린 인프라인 도시숲의 지속가능한 관리를 위한 자연기반해법의 프레임워크를 제안한다. 도시민의 삶의 질을 높이기 위해서는 도시숲과 같은 그린 스페이스의 접근성을 높여야 하는 한편, 도시생태계를 건강하게 관리하고 생물다양성을 제고할 수 있는 방안도 필요하다. 기후변화와 함께 도시의 불투수층 증가, 에너지 사용 등으로 인한 도시열섬이나 도시홍수 등의 도시재난이 심화되고 폭염으로 인한 사망으로 이어지면서 그린 인프라의 쿨링 효과(cooling effect)를 효과적으로 제고할 수 있는 방안과 같이 시급한 해결책이 요구된다. 도시의 공간적 맥락을 고려할 때, 적용되는 다양한 솔루션은 도시가 직면한 문제들을 동시에 해결하고 어느 한쪽의 문제를 악화시키지 않도록 해당 솔루션의 영향을 받는 생태계서비스 간 트레이드 오프(trade-off)에 대해서도 고려해야 한다. 이를 통해, 도시민의 건강 제고, 도시생태계 및 생물 다양성 보전, 도시의 열섬현상 완화 등 다양한 환경, 사회, 경제적 공동 편익이 생성될 수 있다. 이러한 배경하에, 도시숲은 건강한 도시환경을 위한 자연기반해법이 대상이 되면서도, 도시숲 자체의 기능과 건강성 유지를 위한 지속가능한 관리가 필요하다. 본 연구에서는 무료로 사용가능한 위성영상 중에서도 Sentinel-2A 이미지를 활용하여, 다양한 정량분석에 활용할 수 있는 도시숲 지도 생성 기법을 개발하였다. 해당 데이터는 짧은 방문주기, 10m 공간 해상도로 도시 내 작은 규모의 수목과 숲뿐 아니라, 계절적인 특성을 활용하여 활엽수와 침엽수를 구분하여 도시숲 지도를 생성하였다. 도시숲 지도는 국내에서 제공되는 네이버 지도의 항공영상을 활용해 머신러닝 분류기법 적용을 위한 학습 데이터를 구축하여 이루어졌다. 이러한 온라인 지도 서비스를 활용하면, 현장을 방문하지 않고도 토지피복 라벨링 데이터를 구축할 수 있기 때문에, 도시숲 지도의 생성의 시간과 비용 측면에서 이점이 있다. 세 가지 머신러닝 분류 모델인 랜덤포레스트 (Random Forest), 서포트 벡터 머신 (Support Vector Machine), 그래디언트 부스티드 트리(Gradient Boosted Tree) 모델의 적용 결과를 비교한 결과, 총 3개의 사례지역 모두 대부분의 분류기가 우수한 분류 정확도를 보였다. 하지만 서포트 벡터 머신 모델 분류기가 도시숲의 연결성을 좀 더 잘 탐지하는 것으로 나타나 이후 연구에서 사용하는 도시숲 지도의 기본 분류모델로 채택하였다. 이러한 기법을 활용하여 새성된 도시숲 지도는 도시숲에 대한 접근성과 연결성 분석, 그리고 열섬현상 저감을 위한 쿨링 네트워크(cooling network)의 기본 데이터로 활용하였다. 도시민들이 사회, 경제적인 조건과 관계없이 누구나 접근, 이용할 수 있는 도시숲을 조성하기 위해서는 도시숲의 공평한 접근과 균등한 분포를 측정할 수 있는 지표와 도구가 필요하다. 이와 함께 도시생태계와 생물다양성 보전을 위한 도시숲의 기능 제고와 유지 역시 함께 고려되어야 한다. 서울을 대상으로 2020년의 도시숲 지도를 생성하고, 도시민의 웰빙을 평가하기 위한 기준으로 도시숲 이용가능성, 접근성을, 생물다양성 및 도시생태계 관리를 평가하는 기준으로 연결성 등, 총 3가지 기준을 선정하고, 이에 대한 하위지표로 6가지를 평가하였다. 다차원척도법를 통해 서울시 자치구별로 도시숲의 이용가능성, 접근성, 그리고 연결성의 특성을 시각화한 결과, 각 구별로 하위 지표값의 분포가 상이하게 나타났다. 이 결과를 통해 각 구별로 도시민과 도시생태계 모두 편익이 증가할 수 있도록 NbS 관점의 도시숲 관리전략과 방안을 제안하였다. 서울의 북쪽과 남쪽 지역은 광범위한 산지형 도시숲과 인접해 있어 연결성과 이용가능성이 높은 것으로 나타났다. 이러한 특성을 보이는 구에서는 선형 도시숲을 조성해 대규모 산림의 연결성을 높일 수 있다. 반면, 서울을 중심으로 동서축에 위치한 구들은 도시숲의 규모가 작아 상대적으로 낮은 이용 가용성과 연결성을 보인다. 이들 지역에는 소규모 공원녹지를 징검다리로 제공해 연결성과 접근성을 모두 개선할 필요가 있다. 한편, 접근성은 근접성에 기초한 접근성과, 서비스의 이용 면적을 고려한 접근성 두 가지를 평가하였다. 전자는 도보 15분 기준 이용가능한 도시숲의 개수 및 가장 가까운 도시숲까지의 평균소요시간을 계산하였고, 후자는 인구 규모와 도시숲 면적을 고려하여, 각 인구 그리드마다 누릴 수 있는 도시숲의 서비스량을 산출하였다. 이러한 결과는 각 구별로 접근성이 낮은 지역에 새로운 포켓 공원이나 도시숲을 조성하는 전략을 마련하거나, 도시생태계의 생물 서식처의 연결성 제고를 위해 징검다리 숲을 조성하는 전략을 동시에 적용할 수 있다. 이러한 연구 결과는 도시숲 서비스의 형평성을 제고하기 위한 도시숲의 조성 위치 선정 및 공간 배치뿐 아니라, 각 구별 도시숲 지표 평가 결과에 따라 어떤 생태계서비스에 집중해야 하는지 등을 통합적으로 고려할 수 있는 프레임워크의 예시가 될 수 있다. 이와 함께, 다른 공간 정책과 효과적으로 통합할 수 있는 기준이 될 수 있다. 많은 대도시들이 경험하는 열섬현상은 점차 심화되어 도시재난으로 다뤄지면서, 최근에는 이 문제를 해결하기 위한 다양한 방안들이 제안되고 있다. 녹지나 수역과 같이 쿨링 효과를 가져오는 자연공간을 활용한 자연기반해법이 주목을 받고 있으며, 그중에서도 가장 효과적인 쿨링기능을 보여주는 도시숲을 활용한 자연해법기반 솔루션을 통해 도시의 기온을 낮출 수 있는 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 먼저 Landsat 위성영상을 활용해 서울시 열섬현상의 시공간적 패턴을 분석하고 그 주요 인자를 분석하였다. 그리고 도시내 시원한 공기가 이어지는 길을 만들기 위해 서킷이론(circuit theory)을 기초로 만들어진 linkage mapper를 이용하여 서울시의 도시숲 기반 쿨링 네트워크를 구축하였다. 그 결과, 서울시는 약 20여년 간 열섬의 공간적 패턴이 상대적으로 파편화되어온 측면이 있으나, 냉섬 측면에서 남과 북에 대규모 도시숲과 한강이 장기간 서울시의 쿨링 기능을 유지해왔다. 하지만, 각 시기마다, 대규모 도시숲과는 달리, 작은 규모의 도시숲은 쿨링의 효과가 유지되지 않는 경우도 발견되었다. 도시숲 지도를 통해 도출된 다양한 크기의 도시숲을 세 개의 패치 유형으로 구분한 후, 핫스팟 분석으로 약 20년간 강건하게 도시의 쿨링이 유지되어온 도시숲 패치를 구분하고 쿨링 네트워크의 노드로 사용하였다. 이와 함께, 지역기후지도, 지형, 도로 자료를 활용하여 시원한 공기의 연결을 저해하는 정도를 나타내는 저항지도를 생성하여 시원한 공기의 경로를 생성하였다. 쿨링 네트워크에서 확인할 수 있는 각 도시숲 패치의 중심성, 쿨링 경로의 핀치 포인트, 장벽 영역을 분석하여 도시숲의 쿨링 효과가 유지될 수 있는 방안을 제시하였다. 중심성이 높은 도시숲과 도시숲 간 연결이 과도하게 집중된 지역은 보전하고, 시원한 공기의 연결에 방해가 되는 경로는 도로/빌딩 다이어트나 녹색지붕 전략 등을 통해 시원한 공기 경로의 연결성을 강화할 수 있다. 위의 연구결과를 종합적으로 고찰하는 종합토론장에서는 자연기반해법에 기반한 도시숲 관리의 실행 프레임워크 차원에서 본 논문의 각 세부 연구의 역할을 제시하였다. 특히, 자연기반해법의 실행을 위해서 증기기반 접근, 효과성 평가를 위한 지표, 마지막으로 다양한 스케일에서 작동할 수 있는 자연기반해법의 의의를 도출하였다. 도시숲과 다양한 녹지 및 오픈 스페이스는 지속가능하고 회복탄력성이 높은 도시를 구현하기 위해 필수적이다. 본 연구는 그중에서도 도시숲이 효과적으로 제공하는 도시민의 건강제고, 생물종의 서식처, 기온 저감 등의 생태계서비스에 초점을 맞추어 지속가능한 도시숲 관리를 위한 자연기반해법 프레임워크를 제안하였다. 고밀도로 개발된 도시환경에서 새로운 녹지공간을 대규모로 조성하는 것은 실현가능성이 낮은 한편, 많은 인구가 거주하는 도시의 공간적 특성을 고려한다면, 현존하는 도시숲과 녹지공간이 다양한 생태계 서비스를 제공할 수 있도록 관리해야 하는 과제를 안고 있다. 이러한 상황에서 자연기반해법의 강조와 적용은 기존의 기술중심적인 사고를 대체하기보다는 함께 적용됨으로써 도시가 가지고 있는 도시숲과 같은 자연환경의 기능을 복원하고 건강하게 관리함으로써, 장기적으로 지속가능한 도시숲 관리가 곧 지속가능한 도시, 건강하고 탄력성이 높은 도시를 실현하는데 기여할 수 있다. 본 연구의 결과를 종합한다면, 도시숲 지도라는 정량적 데이터 구축기법 개발을 통해, 도시내 기후환경, 생물다양성, 도시민의 웰빙을 평가하여 현존하는 도시숲을 활용한 도시문제 솔루션의 프레임워크를 제시하였다는 데 의의가 있다. Nature-based solutions (NbS) considers natural processes as guiding principles for problem solving to ensure the smooth cycling of material and energy flows. Managing urban environments through nature-based solutions is gaining attention as a response to the escalating climate crisis and urban disasters. Cities are facing various problems such as urban disasters, environmental inequality and degradation of urban ecosystems, and sustainable urban forest management based on nature-based solutions considers solutions to various complex problems in a multifaceted way. By restoring and properly managing urban ecosystems, the negative effects of climate change can be mitigated, biodiversity can be enhanced, and the well-being of urban residents can be improved. In this study, three studies have proposed a nature-based solution framework for the sustainable management of urban forests, a representative green infrastructure that fulfils multiple functions in cities. While the quality of life of urban residents requires increased access to green spaces such as urban forests, there is also a need to manage healthy urban ecosystems and enhance biodiversity. With climate change, urban disasters such as urban heat islands and urban flooding, exacerbated by increased urban imperviousness and energy consumption and leading to death from heat waves, require urgent solutions, including measures to enhance the cooling effect of green spaces effectively. Given the spatial context of cities, the various solutions must consider the trade-offs between the ecosystem services affected by the solution to address the challenges facing cities simultaneously and not exacerbate any of them. Nature-based solutions can generate a range of environmental, social, and economic co-benefits, including improving the health of city dwellers, conserving urban ecosystems and biodiversity, and mitigating urban heat islands. In this context, urban forests should be targeted for nature-based solutions for healthy urban environments, and nature-based principles and frameworks should be established for the sustainable management of urban forests themselves. In this study, an urban forest mapping technique was developed that can be used for various quantitative analyses using Sentinel-2A imagery among freely available satellite imagery. The data were used to create an urban forest map by classifying deciduous and coniferous trees using seasonal characteristics. The small trees and forests within the city could be classified because the Sentinel satellite has a short visit cycle and provides imagery with a spatial resolution of 10m. The urban forest map was created using aerial images from NAVER Maps provided in Korea to build training data for the application of machine learning classification. Based on the online map service, land cover labeling data were constructed without visiting each site, which is advantageous in terms of time and cost to produce urban forest maps. Comparing the results of applying three machine learning classification models, Random Forest, Support Vector Machine, and Gradient Boosted Tree, most classifiers showed good classification accuracy in all three study areas. However, the support vector machine classifier was better at detecting urban forest connectivity and was adopted as the base classification model for the urban forest map used in subsequent studies. The urban forest maps created using these techniques were used as a basis for urban forest accessibility and connectivity and for designing a cooling network to reduce the heat island effect. In order to create an urban forest that is accessible to all urban residents, regardless of their social and economic conditions, indicators and tools are needed to measure equitable access and distribution of urban forests. At the same time, the function of urban forests in conserving urban ecosystems and biodiversity should also be considered. Using the urban forest map of Seoul in 2020, three criteria for urban residents' well-being, urban forest availability, accessibility, and connectivity to assess biodiversity and urban ecosystem management were selected and assessed using six sub-indicators. The multidimensional scaling method was used to visualize the characteristics of urban forest availability, accessibility, and connectivity by each district in Seoul, and the distribution of sub-indicator values was found to be different for each district. Based on the results, strategies and measures were proposed to manage urban forests from a nature-based solutions perspective to increase the benefits of both urban residents and urban ecosystems in each district. Seoul's northern and southern areas were found to have high connectivity and availability due to their proximity to extensive mountainous urban forests. In districts with these characteristics, linear urban forests can be created to increase the connectivity of large forests. On the other hand, districts located on the east-west axis centered on Seoul have relatively low availability and connectivity due to small urban forests. In these areas, it is necessary to improve both connectivity and accessibility by providing small parks or greenery as a bridge. On the other hand, two types of accessibility were assessed: accessibility based on proximity and accessibility based on urban forest service area. The former calculated the number of urban forests available within a 15-minute walk and the average time required to reach the nearest urban forest. The latter calculated the amount of urban forest services available for each population grid, considering population size and urban forest area. These results can be used to develop strategies to create new pocket parks or urban forests in low-access neighborhoods of each district or to create link forests to increase habitat connectivity and improve urban biodiversity. These findings can serve as an example of a framework that can be used to consider not only the location and spatial arrangement of urban forests in an integrated manner to promote equity in urban forest services but also which ecosystem services to focus on based on the results of the assessment of each urban forest indicator. It can also serve as a basis for effective integration with other spatial policies. The heat island effect experienced by many megacities has become so severe that it has been described as an urban disaster, and various measures have been proposed in recent years to address the problem. Nature-based solutions that utilize natural spaces with cooling effects, such as green spaces and water bodies, are gaining attention, and studies are attempting to reduce urban temperatures through strategies that utilize urban forests, which show the most effective cooling function. In this study, the spatial and temporal patterns of the heat island phenomenon in Seoul were first analyzed using Landsat satellite imagery, and the main factors were identified. Then, using a linkage mapper based on circuit theory, an urban forest-based cooling network was created to provide a path for cool air in the city. The results show that the spatial pattern of heat islands in Seoul has been relatively fragmented for about 20 years, but in terms of cold islands, large urban forests in the north and south and the Han River have maintained the cooling function for a long time. However, it was found that, unlike the large urban forests, several small urban forests did not maintain their cooling effect. After categorizing the urban forests derived from the urban forest map into three patch types according to size, the hotspot analysis identified the urban forests that maintained cooling for about 20 years, which were used as the essential patches of the cooling network. The local climate zone maps, terrain factors, and road density data were used to create a resistance surface that indicates the degree to which cooling air is impeded. Centrality, pinch points, and barrier areas were then visually identified to suggest implications to maintain the cooling effect of the urban forest. Areas of high centrality and excessive concentration of cumulative flow between urban forests need to be preserved, while pathways that impede cooling air connectivity can be suggested to reduce the resistance value by reducing the density of road/building or increasing green roof/wall. The comprehensive discussion chapter, which reviews the above findings, discusses the results and insights from the studies regarding the operational framework for urban forest management based on nature-based solutions. In particular, the implications of an evidence-based approach to implementing nature-based solutions, indicators for assessing their effectiveness, and the implications of nature-based solutions that can operate at different scales were derived. Urban forests and other green and open spaces are essential for achieving sustainable and resilient cities, and this study proposes a framework for urban forest management based on nature-based solutions, focusing on the ecosystem services that urban forests effectively provide, such as improving the health of urban residents, providing habitat for biodiversity, and reducing temperatures. While it is not feasible to create new green spaces on a large scale in densely developed urban areas, given the spatial characteristics of high-density cities, it is challenging to manage existing urban forests and green spaces to provide various ecosystem services more effectively. Emphasizing and applying nature-based solutions can be carried out in conjunction with, rather than in place of, existing technology-driven thinking to restore and manage the functions of natural environments in the long term. Sustainable urban forest management can contribute to the realization of sustainable, healthy and resilient cities. To summarize the results of this study, it is important that through the development of the method to make the quantitative data in the study "Urban forest Land Cover Map", a framework approaching urban problem solving using existing urban forests, taking into account climate change, biodiversity and the well-being of urban residents has been proposed.

철도 폐선부지의 도시숲 조성이 주변지역 공간구조변화에 미치는 영향 분석 : 연남동 경의선숲길공원 및 광주 푸른길공원을 중심으로

한누리 연세대학교 대학원 2018 국내석사

Due to the rapid urbanization in Korea, about 90% of the total population lives in urban areas. There is a lack of urban forests that can be enjoyed in the city. For this reason, the Forest Service has been steadily creating urban forests through the master plan of urban forests. The biggest difficulty in establishing urban forests is securing land. Therefore, the transferred area of old infrastructure facilities such as disused railway yard is being used as a place for the creation of urban forests. Urban forests were also actively formed in foreign countries for environmental justice. However, there were environmental gentrification problems due to the forced migration of homeless people, the rapid change of ethnic composition ratio, and the rise of housing prices. The purpose of this study is to investigate whether the urban forests in Korea, which are mainly formed by public funds, are influencing the environmental gentrification in the surrounding area. This study derived the physical and non-physical elements related to the gentrification and determined how the elements changed the surrounding area of the urban forests. Also this study figured out how the perception of residents changes in the surrounding area. This study investigated the effect of urban forest composition on the surrounding area and to analyze the influence of perception of the residents and merchants in the surrounding area. The spatial range is an urban forest established on the disused railway yards and the surrounding area within a radius of 500m. The selected urban forests are 1.1km section of Gyeongui-Line Park in the Yeonnam-dong, and 1.2km section of the Greenway Park in Gwangju City. The temporal range is from 2005 to 2016, and data corresponding to this range was analyzed. Survey of the experience on gentrification of local residents and merchants was conducted from November 15, 2017 to November 22, 2017. As a result of applying the DID method to check the occurrence of the gentrification, the percent change of the number of the restaurant business affected by the Gyungyui-Line Park was higher than that of the uninfected area. In Gwangju Greenway Park, the percent change of the official land price and the number of restaurants was higher than that of the uninfected area. A cross sectional analysis was conducted to confirm the effect of the gentrification. As a result, the population both of Gyungyui-Line Park and Gwangju Greenway Park were decreasing The both official price were increasing. The number of restaurants and hospitality businesses were increasing rapidly. Finally, in-depth interviews were conducted with residents and merchants in the affected areas using the gentrification experience indicator. As a result of the in-depth interviews, it is confirmed that both areas were experiencing land rents and land price increases. The land prices were indirectly increased by the composition of urban forests as they had vitalized new build in the areas. Through these results, this study will provide information about the change of the surrounding area for the further formation of urban forests in Seoul, Gyeonggi-do, and metropolitan areas. With this information, it will help to reduce the negative impact of the gentrification that occurs by the formation of urban forests. 우리나라는 급격한 도시화로 인하여 전체 인구의 약 90%가 도시지역에 거주하고 있으며, 이에 따라 생활권 주변에서 누릴 수 있는 도시숲이 부족한 실정이다. 이 때문에 산림청에서는 도시림 기본계획을 통해 꾸준히 도시숲을 조성해오고 있다. 도시숲을 조성하는데 가장 큰 어려움은 토지를 확보하는 것이며, 철도폐선부지 등의 노후 인프라 시설 이적지가 도시숲 조성을 위한 장소로 사용되고 있다. 해외에서도 환경정의를 위한 도시숲 조성이 활발하였다. 그러나 도심 내 공공녹지를 조성하면서 그곳에 살고 있던 노숙자들의 강제 이주가 발생하거나, 인종 구성 비율이 급격하게 달라졌고, 주택 가격 또한 매우 상승하면서 환경 젠트리피케이션 문제가 발생하였다. 이에 본 연구는, 공공개발의 성격이 강한 국내의 도시숲 조성이 환경 젠트리피케이션과 같은 영향을 주변지역에 미치는지 알아보고자 한다. 먼저 젠트리피케이션과 관련된 물리적․비물리적 요소들을 도출한다. 다음으로 도시숲 주변지역에서 도출된 요소들이 어떻게 변화하는지 분석한다. 또한 이러한 주변지역의 변화에 대해 사람들이 어느 정도 인식하고 있는지 알아보고자 한다. 본 연구는 도시숲 조성이 주변지역에 젠트리피케이션과 관련된 요소를 변화시켰는지 살펴보고, 변화가 발생함에 따라 주변지역에 어떠한 영향을 미쳤는지, 그에 대한 주민 및 상인들의 인식은 어떠한지 분석하고자 한다. 공간적 범위는 철도 폐선부지에 조성되어있는 도시숲 및 반경 500m 이내의 주변지역이다. 대상지는 공공개발의 성격을 강하게 띄는 사례를 선정하고자 철도폐선부지에 조성된 도시숲으로 선정하였다. 선정된 도시숲은 서울시 마포구 연남동의 경의선 숲길공원의 연남동 구간 1.1km와 광주시 동구 푸른길공원의 동구 구간 1.2km이다. 시간적 범위는 2005년부터 2016년까지로, 대상지에서 이 범위에 해당하는 자료를 구축하여 분석하였다. 지역 주민 및 상인의 젠트리피케이션 체감에 관한 설문조사는 2017년 11월 15일부터 11월 22일까지 실시하였다. 먼저 젠트리피케이션의 발생 여부를 확인하기 위하여 이중차분법을 실시한 결과, 경의선 숲길공원의 조성 이후 영향권의 음식점 사업체수의 증감율이 비영향권에 비해 더 높게 나타났으며, 광주 푸른길공원의 경우 단독주택수의 증감율, 공시지가 증감율, 음식점 사업체수 증감율이 유의하게 변화하여 젠트리피케이션의 발생이 뚜렷하게 나타났다. 다음으로 젠트리피케이션의 영향을 확인하기 위하여 횡단면분석을 실시하였다. 그 결과 경의선숲길공원과 광주 푸른길공원의 영향권에서 인구수 감소와 단독주택 수 감소, 공시지가의 증가를 겪고 있으며, 특히 음식점 및 숙박업 사업체 수가 급증하고 있는 것을 확인하였다. 마지막으로 젠트리피케이션 체감 지표를 이용하여 영향권 내 주민 및 상인에게 심층인터뷰를 진행하였다. 심층인터뷰 분석 결과 두 대상지 모두 토지의 임대료 및 지가 상승을 경험하고 있으며 도시숲의 조성이 직접적으로 지가를 상승시키지 않더라도 간접적으로 지가를 상승시키고 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여, 아직까지 1인당 생활권 도시숲 면적이 권고기준보다 부족한 서울, 경기지역 및 대도시권 지역에서 추후 도시숲을 확충 조성하고자 할 때 주변지역의 공간구조 변화에 대한 기초자료로 활용되기를 바란다. 또한 이를 통해 도시숲 조성이 발생시키는 젠트리피케이션의 영향을 줄이는데 기여할 수 있을 것으로 판단해본다.

Stand Dynamics and Diversity Patterns in Planted and Naturally Regenerating Urban Forests

Doroski, Danica A ProQuest Dissertations & Theses Yale University 2021 해외박사(DDOD)

The world is becoming an increasingly urban planet with 68% of the global population expected to live in cities by 2050 and urban land cover expected to increase by 40%. This urban expansion brings with it a host of environmental and health consequences such as the urban heat island effect, reduced air and water quality, and biodiversity losses. In forested biomes, trees and forests growing within the urban matrix offer a valuable opportunity to offset many of these negative impacts and to provide a suite of additional benefits. In recognition of this opportunity, there is mounting interest in investing in urban forests as a form of green infrastructure. Effectively directing these investments will depend on baseline knowledge of current and potential future conditions, however, urban forest dynamics are poorly understood. In this dissertation, I help to overcome knowledge gaps in urban forest dynamics by examining patterns of nativity, diversity, and species composition in planted and naturally regenerating urban forests. To do this, I draw from two datasets that capture the two sources of future trees in urban settings: natural regeneration and tree planting.In my first two chapters, I use field data from forested natural areas throughout the city of New Haven, CT, USA to examine successional trajectories and regeneration potential in urban forest patches. While previous work has focused on discerning the differences between urban and rural forests, in this work, I focus instead on discerning the range of urban forest types that can be found within a single city. Using patch size as a framework I examine naturally regenerating forests in large (95-126 ha), medium (1-19 ha), and small forest patches (0.05-0.65 ha). In my first chapter, I find that forest structure, composition, and the proportion of native species shifts significantly with forest patch size and by relating these shifts to regeneration patterns in the seedling layer I highlight a suite of distinct successional trajectories. In my second chapter, I build on these findings by examining the regeneration potential of the buried seedbank at these same plots. Similar to findings from my first chapter, I find that the proportion of native species and dominance of individual tree species in the buried seedbank shifts with forest patch size. Together, these two chapters suggest that large patches are following similar successional trajectories to analogous rural forests in the region whereas small patches are exhibiting more distinct and novel successional trajectories. Medium patches are the most challenging patch size to characterize and in some cases resemble large patches and in other instances, small patches. Challenges in distinguishing forests in this patch size highlight the potentially important role that landscape structure, age, land-use history, and anthropogenic impacts – in addition to patch size – play in shaping urban forest dynamics. Indeed, results from regeneration regressions in these two chapters indicate that proximity to surrounding forest cover is a significant positive predictor of the number of native seedlings and germinants in the buried seedbank. This finding suggests that native tree planting may be necessary in more isolated forest patches in order to sustain future cohorts of native trees. Tree planting is the focus of my third chapter. In this chapter, I use survey data from municipalities and non-profit organizations throughout the Northeastern USA to understand how local tree planting programs contribute to regional diversity patterns. I find that cities in the Northeast rely heavily on a narrow suite of species and genera for specific ecosystem services. Specifically, nearly 20% of all shade trees planted in the region are oak species and over 50% of ornamental trees are either cherry species or tree lilac. This overreliance on individual taxa may have implications for future forest resilience. Moreover, tree planting palettes in the region included invasive tree species, one of which (Norway maple) was also a prolific species regenerating in the urban forest patches from chapters one and two. This finding underscores the importance of considering natural regeneration and tree planting in the context of one another as planted trees may serve as seed sources for naturally regenerating trees in natural areas. Collectively, this dissertation illuminates potential future forest conditions in planted and naturally regenerating urban forests. Insights into the future forest are the cornerstone to effective and appropriate forest management and findings from this dissertation can be leveraged to inform management in urban forests throughout the Northeastern, USA. Beyond management, this dissertation also introduces frameworks that can be further honed and developed to enhance our understanding of forest dynamics in urban areas around the world.

People’s Perception of the Benefits of Urban Forests and Attitudes towards Urban Greening Programs : A Case Study of Srengseng Urban Forest

파자르 트리 유니안토 서울시립대학교 국제도시과학대학원 2019 국내석사

도심공원을 포함한 공공녹지는 자카르타와 같은 대도시 시민들에게 큰 혜택이 되지만, 이용할 수 있는 녹지는 충분치 않다. 공공녹지와 도심공원의 비율은 각각 0.98%과 0.23%에 불과하다. 시민의 참여는 공공녹지 확대에 중요한 역할을 한다. 본 연구는 도심공원의 장점에 대한 시민 인식을 조사하고, 도시녹화 프로그램의 지지에 관한 시민의 의지를 평가하고자 한다. 조사 응답자는 스렝셍(Srengseng) 도심공원에 방문하였거나 인근에 거주 중인 사람으로, 총 123 개의 표본을 대상으로 하였다. 도심공원의 장점에 대한 인식을 조사하기 위해 5 점 리커트 척도를 사용, 응답자들이 매우 동의 (5), 동의 (4), 중립 (3), 반대 (2), 매우 반대 (1) 중에서 선택하도록 했다. 도시 녹화 프로그램에 대한 시민 인식과 의지를 판단하기 위해 리커트 척도는 계급 경계를 활용해 분석했다. 본 연구에 따르면 응답자들은 도심공원의 환경적, 사회적, 경제적 장점에 대해 좋은 인식을 갖고 있지만 공원 주변 지역의 부동산 및 자산 가치 상승에 도심공원이 기여하는 지에 대해서는 잘 모르고 있었다. 성, 연령, 교육, 소득 계층의 사회 경제적 변수에 근거한 응답자의 인식은 크게 다르지 않았으나, 직업에 따른 유의미한 차이는 있었다. 응답자들은 공공녹지 비율을 높이기 위해 조처를 해야 한다는 것과 이런 조처는 도시 공동체가 참여해야 한다는 것을 알고 있었다. 응답자들은 도심 녹화 프로그램을 지원하는 활동으로 기부보다는 자원봉사활동에 더 큰 의지를 보였다. The green open space, including urban forest, certainly has significant benefits to people in metropolitan city like Jakarta, but its availability insufficient. The proportion of green open spaces and urban forests are only 9.98% and 0.23% respectively. People could play a role in increasing green open spaces ratio. The study aims to investigate people’s perception towards the benefits of urban forests and evaluate people’s willingness to support urban greening programs. The survey respondents are people who visit and reside in the vicinity of Srengseng Urban Forest, with a total of 123 samples. In order to determine the perception towards the benefits of urban forests, a 5-point Likert scale starts from strongly agree (5), agree (4), neutral (3), disagree (2) and strongly disagree (1) was administered to the people. To determine the people's perception and the willingness to support urban greening programs, the Likert scale was analyze utilizing the class boundaries of means. The study discovered that respondents have good perception towards the environmental, social, and economic benefits of the urban forest. Although the respondents are unsure about the role of the urban forest in increasing property values or price in the surrounding area. Respondents' perception based on socio-economic variables of gender, age, education, and income groups did not differ significantly, and only among occupation groups show a significant difference. Respondents are fully aware that actions needed to be taken to increase the green open spaces ratio, and it needs to involve the urban community. Respondents were more willing to volunteer their time than donate money to support the urban greening programs.

Factors Affecting the Mental Health of the Urban Elderly and Psychological Therapeutic Utilization of an Urban Forest

이현진 서울대학교 대학원 2019 국내박사

In Korea, most of the population resides in cities owing to the increase in urbanization. Urban older adult population formed 76.6% of the total urban population in 2014, and it has been steadily increasing. People living in the urban environment are more vulnerable to mental health problems such as stress and depression, caused by lack of contact with green spaces, and social isolation, caused by fewer opportunities for communication. Older adults are vulnerable to mental health problems such as stress and depression due to a decrease in their social and economic status as well as an increase in their physical illnesses. Mental health is related to physical and social health, and consequently affects the burden of health care and the overall survival rate. Therefore, it is important to study the mental health problems of older adults in urban areas as social problems, and not merely as personal problems, to strengthen preventive measures and to identify the factors that affect mental health. In addition, it is necessary to identify the factors that affect mental health in older adults in relation to social, demographic, physiological, and psychological aspects of their lives. Further, urban parks and green areas are known to help improve mental health by promoting social contact and interaction among people and by reducing psychological stress. In recent years, national and local governments in Korea have recognized the importance of the health benefits of forest therapy (forest bathing), and the implementation of forest therapy programs using urban as well as other forests is increasing. However, most of them target the general public, and the urban forest therapy program targeting specific vulnerable groups such as low-income groups or older adults living alone is at the pilot stage. In addition, there is relatively insufficient study focusing on how urban forests affect mental health positively. The psychological healing effect of urban forests varies according to people’s age and life cycle stage and is reported to be the strongest in older adults as well as middle-aged people. Therefore, it is necessary to implement forest therapy programs utilizing urban forests separately to target older adults or middle-aged people. This is empirical case studies of an urban forest therapy program for mental health of older adults and middle-aged people. We found socio-demographic factors affecting mental health of older adults in Chapter 1. The predictive indicators of subjective stress level were female gender, younger age, belonging to a third-generation household, low income, comorbidity, being a smoker, and participation in manual labor. The predictive indicators of depressive experience were female gender, living alone, low income, comorbidity, not working, being a smoker, being a non-drinker, and non-participation in periodic social activities. Additionally, the lower the urban green ratio in the administrative district, the higher the subjective stress levels and depression. In older adults, the presence or absence of periodic physical activity was not correlated with mental health, but the presence of social activity was significantly correlated with mental health. Based on the results of this study, we analyzed the effects of social capital on depression in Chapter 2. It was found that trust factor in social capital reduced depression through social capital satisfaction and self-esteem. In other words, we found that qualitative social capital is more effective in dealing with depression than quantitative social capital. It is necessary to identify and manage vulnerable groups through demographic and social characteristics and suggest such policies for improving trust factor in social capital that are effective in improving and promoting the mental health of older adults. In Chapter 3, we implemented a forest therapy program targeting older adults living alone on low income and receiving medical aid, using the urban forest near their living area as healing resources. As a result, the relationship between self, others (neighbors), and nature is formed through the process of awareness and flow in nature, and the sense of isolation is reduced, and self-coping, healthy lifestyle habits, were instilled. This implies that the utilization of urban forests contributed to the formation of social relations, and the formation of social capital results in not only mental health but also physical health improvement. In Chapter 4, we conducted the urban forest therapy program for middle-aged women preparing for the old age. We found that negative emotions are replaced by positive emotions through the recognition of inherent negative emotions in nature, recovering self-esteem through internal immersion process, and acquiring coping ability based on nature's providence. It is necessary to be careful while generalizing these results to other groups because each result is for a specific group. However, the results of this study will be helpful in establishing the policy direction of green welfare for the future through the understanding of mental health issues of older adults and middle-aged people in an aging society and in-depth analysis of the effects of therapy programs using urban forests. 한국은 도시화의 증가로 인구의 대부분이 도시에 거주하며, 도시 노인은 2014년 76.6%를 차지하였고 꾸준히 증가하는 추세이다. 도시환경은 녹지의 접촉이 부족하고 사회적 단절로 인한 소통의 기회가 적어 스트레스 및 우울증과 같은 정신건강 문제에 더욱 취약한 환경이다. 노인은 신체적 질병의 증가와 함께 사회, 경제적 지위의 감소로 인해 스트레스, 우울증과 같은 정신건강 문제에 노출되기 쉽다. 정신건강은 신체적, 사회적 건강과 관련되어 있으며 결과적으로 건강관리의 부담과 전반적인 생존율에도 영향을 미친다. 그러므로 도시 노인의 정신건강 문제는 개인의 문제를 넘어 사회적 문제로 인지하여 예방을 강화하고 정신건강에 영향을 미치는 특성을 파악하는 연구가 중요시 되고 있다. 따라서 정신건강에 영향을 미치는 사회적, 인구통계학적, 물리환경적, 심리적 특성들을 고려하여 대상의 특성을 이해할 필요가 있다. 한편 도시의 공원과 녹지대는 인간에게 사회적 접촉과 상호작용을 장려하고 심리적 스트레스를 저감시켜 정신건강을 향상시키는데 도움을 준다고 알려져 있다. 최근에는 국가 및 지방자치단체에서 숲치유의 건강효과에 대한 중요성을 인지하고 산림 뿐 아니라 도시숲을 활용한 치유 프로그램의 시범적 적용 사례가 증가하고 있다. 그러나 대부분 일반인을 대상으로 적용되고 있으며, 저소득층 또는 독거노인과 같은 특정 취약계층을 대상으로 한 도시숲 치유 프로그램은 시범 운영 수준이다. 또한 도시숲의 활용이 정신건강 개선의 효과로 나타나는 경로에 관한 연구는 상대적으로 부족한 편이다. 한편, 도시숲의 심리적 치유 효과는 연령 및 생애주기에 따라 차이가 있으며 노인 뿐 아니라 중장년기에 가장 효과적으로 나타나는 것으로 보고된다. 그러므로 도시숲을 활용한 치유 프로그램의 실증적 사례는 대상층을 구분하여 적용할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 노년기 취약계층과 중년층의 정신건강을 위한 도시숲 치유 프로그램에 대한 실증적 사례를 적용하였다. 연구결과, chapter 1에서는 노인의 정신건강에 영향을 미치는 인구사회통계학적 특성들이 발견되었다. 주관적 스트레스 수준의 예측지표는 여성, 초기노년, 3세대 가구, 저소득층, 질병이환자, 흡연자, 노동활동 참여자, 주기적 사회활동 비참여자로 나타났으며, 우울감 경험의 예측지표는 여성, 1인가구, 저소득층, 질병이환자, 노동활동 비참여자, 흡연자, 비음주자, 주기적 사회활동 비참여자로 나타났다. 또한 행정구역 구단위의 생활권 도시림 면적 비율이 낮을수록 주관적 스트레스와 우울감이 높은 경향을 나타냈다. 노인의 경우 주기적 신체 활동의 유무는 정신건강과 상관관계가 나타나지 않은 반면, 사회 활동의 유무는 유의하게 나타났다. 이러한 연구결과에 기반하여 chapter 2에서는 사회 활동과 관련한 사회적 자본이 우울증에 영향을 미치는 경로를 분석하였다. 그 결과, 사회적 자본 중 신뢰 요인이 사회적 자본 만족도와 자아존중감을 통해 우울증을 감소시키는 것으로 나타났다. 다시말해, 양적인 사회적 자본 보다 질적인 사회적 자본이 우울증에 영향을 미치는 요인임을 발견하였다. 이는 노인의 정신건강 개선과 증진을 위해서는 인구사회적 특성을 통해 취약계층을 판별하여 관리할 필요가 있으며, 사회적 자본 중 신뢰 요인의 향상을 위한 정책이 효과적임을 시사한다. chapter 3에서는 의료수급을 받는 저소득층 독거노인을 대상으로 생활권 도시숲을 치유자원으로 활용하여 숲치유 프로그램을 적용한 결과, 자연 속에서 알아차림(awareness)과 내면적 몰입(flow) 과정을 통해 자아, 타인 (이웃), 자연과의 관계가 형성되어 고립감이 저감되고, 자기돌봄 대처능력(coping)의 일환인 건강생활습관의 동기가 부여된 것으로 나타났다. 이는 도시숲의 활용이 사회적 관계를 형성되는 데에 기여하였으며, 사회적 자본의 형성은 정신건강 개선 뿐 아니라 신체적 건강에도 영향을 미침을 시사한다. 한편, chapter 4에서는 노년기를 준비하는 중년기 여성에게 도시숲 치유 프로그램을 적용한 결과, 내재된 부정적 감정을 자연 속에서 알아차리고, 내면적 몰입 과정을 통해 자아존중감의 회복과 자연의 섭리에 기반한 대처능력을 갖게됨으로서 부정적 감정이 긍정적 감정으로 변화되는 경로를 발견하였다. 각 연구결과는 특정 그룹을 대상으로 하였기에 일반화에 한계가 있음을 고려할 필요가 있다. 그러나 본 연구 결과는 고령화 시대를 대비한 노년층의 정신건강에 대한 이해와 도시숲을 활용한 치유 프로그램의 효과에 대한 심층적 분석을 통해 향후 녹색 복지의 정책적 방향을 수립하는 데에 도움이 될 것으로 사료된다.

Identification of tree species and the estimation of aboveground biomass in an urban forest using multi-period airborne LiDAR with hyperspectral datasets

김대열 서울대학교 대학원 2023 국내석사

기후변화가 전 세계적 관심사로 부각되고 도시에 거주하는 인구의 비율이 증가함에 따라 대기오염과 열섬 현상을 완화하고 바이오매스 생성, 생물다양성 보존, 탄소 저장 등 다양한 편익을 제공하는 공간으로서 도시림의 중요성이 증가하고 있다. 산림을 구성하는 수종에 따라서 바이오매스 산정량에 따른 탄소 흡수량과 축적량이 다르기 때문에 도시림이 제공하는 편익을 정량적으로 계산하고 기후변화 취약종을 관리하기 위해서는 정확한 수종 분류가 필요하다. 전통적인 산림 모니터링의 경우 산림청에서 항공 영상을 이용한 판독과 현장 조사를 통해 임상도를 제작하여 관리하고 있지만 많은 노동력과 시간이 필요하고 항공 사진으로는 도시림 식생의 수직구조를 파악할 수 없기 때문에 대상지에서 생장하는 수종을 분류하고 경계를 정확하게 구분하는 방법이 요구되고 있다. 선행연구에 따르면 항공 LiDAR에서 파생된 산림구조 특성과 초분광영상의 분광 반사율을 이용하는 효과적인 산림 모니터링 연구가 많이 진행되고 있다. 최근에는 측량 기술의 발달로 인해 고밀도의(10 point/m2) LiDAR 점군 데이터를 획득이 가능하게 되었고 오픈소스 소프트웨어서도 점군 데이터의 활용이 용이하게 되었으며 초분광 영상의 경우 다중 분광 영상에 비해 확대된 식생지수 목록과 전처리 및 보정 알고리즘 등이 개발되었다. 본 연구에서는 전통적인 산림조사 방법을 개선하기 위해 두시기의 초분광 영상과 항공 LiDAR 영상을 결합하여 각 자료가 가지는 특징과 식생의 계절적 특성 변화를 활용하여 수종 분류의 정확도와 효율성을 높이고 환경 계획에 활용 가능한 지도를 제작하여 도시림의 수종 분포를 파악하고자 하였으며 최종 분류 결과를 기반으로 대상지의 지상부 바이오매스를 산정하는 것을 목표로 하였다. 대상지는 북위 37° 23' ~ 37° 27', 동경 126° 57' ~ 127° 02'의 경기도 과천시 도시림으로 면적은 2,034 ha이고 10종의 주요 수종이 성립하고 있다. 분류를 위한 현장 조사 자료는 8월부터 10월에 취득된 산림조사결과 데이터를 사용하였고, 항공 LiDAR는 Leaf-on (11월), Leaf-off (4월) 시기에 취득되었고 항공 초분광의 경우 Leaf-on (9월), Leaf-off (11월)에 취득된 데이터셋을 사용하였다. 항공 LiDAR와 항공 초분광 데이터셋은 전처리 과정을 통해 보정되었으며 도시림의 식생 영역을 대상으로 항공 초분광 영상의 PC1 밴드, 잎의 색소 및 광합성 특성과 관련된 식생지수와 항공 LiDAR 영상의 높이, 반사강도 메트릭스 계산을 통해 수종 분류를 위한 독립변수 29개를 추출하였다. 대상지의 대표 수종 10종을 대상으로 16,522개의 랜덤 포인트를 생성하여 결측치를 제외한 총 165,216개의 데이터셋을 생성하였고 현장 조사에서 획득된 수종 정보를 기반으로 로지스틱 회귀 (LR), 서포트 벡터 머신 (SVM), 의사결정나무 (DT), 랜덤포레스트 (RF), Light Gradient Boosting Machine (LGBM)의 5개의 머신러닝 분류 모델을 학습하여 분류와 검증을 수행하였다. 머신러닝 학습을 통한 분류 결과 다중시기 다중 데이터셋의 5개 분류기 평균 정확도는 71%으로 단일시기 다중 데이터셋 (leaf-on: 57%; leaf-off: 61%)와 다중시기 단일 데이터셋 (항공 초분광: 64%; 항공 LiDAR: 55%)에 비해 높게 나타났다. 5개의 데이터셋의 머신러닝 분류기별 정확도 비교 결과 RF의 평균 정확도는 76%으로 LGBM (70%), DT (61%), SVM (60%), LR (39%)에 비해 높게 나타났다. 결과적으로 다중시기 다중 데이터셋을 RF 기법을 이용한 분류의 정확도가 83.3%로 (Kappa: 0.80) 가장 높은 것으로 나타났다. 수종 분류에 기여하는 주요 독립변수는 11월에 취득된 항공 초분광 데이터셋에서 추출된 Carotenoid 반사 지수 (Importance: 0.064)와 4월에 취득된 항공 LiDAR 영상의 엽면적 지수 (Importance: 0.062)로 추정되었다. 개별 수목 추출 알고리즘을 통해 추출한 928,015개의 수관 영역을 Modified Logistic 수고-흉고직경 관계식을 사용하여 개체목의 흉고직경을 도출하고 수고 및 흉고직경을 입목재적·바이오매스 및 임분수확표의 부위별 상대생장식에 대입하여 2 m 이상의 교목을 대상으로 지상부 바이오매스를 도출한 결과 총 45,351 t의 바이오매스를 산정하였다. 항공 LiDAR와 항공 초분광을 활용한 수종 분류는 시 단위의 도시림에서 80% 이상의 정확도로 수종 분류를 수행할 수 있음을 시사하였으며 단일 시기에 촬영된 영상에 비해 잎의 생장 시기, 갈변 시기, 낙엽 시기에 따라 촬영된 영상을 결합하여 실제 산림의 계절적 특징을 반영했을 때 분류 정확도가 증가하는 것이 뚜렷하게 나타났다. 분류 결과를 시각화한 수종 지도를 토대로 기후변화 취약종을 관리하고 지상부 바이오매스를 산정하여 탄소 흡수량과 저장량을 추정하는 연구에 기여할 수 있을 것으로 사료된다. As climate change has emerged as a global concern and the proportion of urban residents has increased, the importance of urban forest as a space that relieves air pollution and urban heat islands and provides various benefits such as biomass generation, biodiversity conservation, and carbon storage has increased. Given that the amount of carbon absorption and accumulation based on the biomass calculation differs by tree species that comprise a forest, accurate tree species classification is required to quantitatively calculate urban forest benefits and manage endangered species. Regarding conventional forest monitoring, the Korea Forest Service produces and manages forest type maps by aerial image analysis and field surveys, a labor-intensive and time-consuming approach. In addition, because aerial imaging cannot identify the vertical structure of urban forest vegetation, a method for classifying the species of the research sites and accurately distinguishing boundaries is required. Notably, many effective forest monitoring studies are being conducted using forest structure characteristics derived from airborne LiDAR and the spectral reflectance of hyperspectral images. With survey technology advancements, LiDAR point data with high density (10 point/m2) can be obtained, point data can be easily used in open-source software, and hyperspectral images can be developed with expanded vegetation index lists and preprocessing and correction algorithms. In this research, the traditional forest survey method was improved by combining airborne hyperspectral images (AHI) with airborne LiDAR data from two periods, thereby leveraging the characteristics of each data set and seasonal characteristics of vegetation. The goal was to increase the accuracy and efficiency of tree classification, understand species distribution in urban forests by creating an environmental planning map, and calculate the research site Aboveground biomass (AGB) based on the classification results. The research site is an urban forest in Gwacheon, Gyeonggi-do, located at 37° 23'–37° 27' north latitude and 126° 57'–127° 02' east longitude, with an area of 2,034 ha and 10 major species. Forest surveys were conducted from August to October to gather field survey data for classification; the airborne LiDAR dataset was acquired during the leaf-on (November) and leaf-off (April) periods, whereas the AHI dataset was acquired during the leaf-on (September) and leaf-off (November) periods. The airborne LiDAR and AHI datasets were calibrated through preprocessing, and 29 independent variables for tree classification were extracted by calculating the PC1 band of AHI, the vegetation index related to the pigment and photosynthesis properties of leaves, and the height of airborne LiDAR images. In addition, 165,216 points were obtained by generating 16,522 random points for 10 major species of the research site, excluding missing values. Classification and verification were performed by learning five machine learning classification models of logistic regression (LR), support vector machine (SVM), decision tree (DT), random forest (RF), and light gradient boosting machine (LGBM) based on tree species information obtained from field surveys. The tree classification results indicated that the average accuracy of the five classifiers for the multitemporal multidataset was 71%, exceeding those of the single temporal multidataset (leaf-on: 57%; leaf-off: 61%) and multitemporal single dataset (AHI: 64%; airborne LiDAR: 55%). Comparing the accuracy of each machine learning classifier on five datasets revealed that RF had the highest average accuracy (76%), followed by LGBM (70%), DT (61%), SVM (60%), and LR (39%). Consequently, the classification accuracy of multitemporal multidatasets using RF techniques was also highest (83.3%; Kappa: 0.80). The main independent variables contributing to tree classification were the CRI (Importance: 0.064) extracted from the AHI dataset acquired in November and the leaf area index (Importance: 0.062) of the airborne LiDAR images acquired in April. The diameter at breast height (DBH) of the independent tree was derived using the modified logistic tree height (TH) - DBH relational expression of 928,015 tree crown areas, which were extracted using the independent tree segmentation algorithm. By substituting TH and DBH into the allometric equations for each part of the tree volume, biomass, and stand yield table, AGB was derived for trees with at least 2 m height, and a total biomass of 45,351 t was calculated. Tree classification using airborne LiDAR and AHI could result in over 80% accuracy when employed in urban forests, and the forest's actual seasonal characteristics were clearly increased by combining images acquired based on leaf growth, fall foliage season, and leaf fall season compared to single temporally acquired images. Overall, research into the estimation of carbon absorption and storage through the management of climate change-vulnerable species and AGB computation can benefit from tree species maps visualized in the classification results.

도시숲 이용객의 산림치유 프로그램 선호도 분석

김인숙 조선대학교 2016 국내석사

Recently, the demand for rest and relaxation for better health as well as leisure activities has increased according to environmental changes such as the improvement of income level, the extension of life expectancy and five day work week. Especially, the interest about outdoor activities has risen to get out of the artificial space of urbanization and spend leisure time in the nature. This phenomenon has resulted in the continuing growth of leisure activities utilizing forest resources- about 64 percent of the country. In addition, studies on the positive effect of forest in promotion of health and curing diseases have raised the interest in experiencing forest and the number of people using healing programs in the forest. However, most forests carrying healing programs are not easily available because they are far away from cities. Futhermore, only few people get to expenence the healing programs because most organizations and groups participate in them just once. Therefore, studies on "Urban forest" in large cites where most people reside in are much needed in order to develop programs that are suitable to the participants. This study aims to find out Gwang Ju urban forest users’ actual condition, motivation and activities and analyze their participation and purpose forward the healing programs. Also, this study tries to search for the users' preference and ways to satisfy them with the programs suitable for their needs. For these purposes, base was set up by looking into precedent studies and research was carried through questionnaires. IBM SPASS Ver 22.0 was used for analyzing the results. The results are as follows. First, about 58.4 percent of users got to urban forests within 30 minutes and were a companies by friends, cared ones, families, relatives, and none for some. The frequency of visit varied more than once a week, more than three times a week, more than once a month, and everyday. The users’motivations of visit were in the order of relaxation, nature-friendly mind, self-exploration, and the improvement of health. However, visiting urban forests is recognized helpful for health. Green shower is much higher and next comes in sightseeing and chatting in the urban forest activities. Second, in the users’perception of health, men recognized they were healthy compared with women. People in thirties-forties scored much lover whereas younger ones scores generally well in the case of chronic diseases. In environmental diseases, rhinitis and asthma were worst among thirty-forty year old people. They seemed to experience high level of stress compared with other ages as they scored fee lowest stress. People aged over fifty scored lowest in geriatric and physical diseases. Third, in answering participate whether to in forest healing programs, the responses to participation were much higher in the case of free programs and participation to the fee-based programs came next . As for the reasons of nonattendance, ‘lack of time’for men and‘needless’for women were the highest. The purpose of participation was ‘promotion of mental health’ for men and ‘diversion and rest’ for women. The most important point of forest healing programs was the content of program and next are the distance from the place of residence to the place of program. Two hours was shown as most desirable in terms of the length of each program and preferred preferable were in the order of friends, family and relatives. Forth, in the urban forest users’preferred contents, they preferred green shower, wind shower, sunbathing, strolling through the woods(shoes on), listening to water running, dipping hands and feet into water regardless of gender, age, and the state of health. Men preferred breathing and breathing exercises, women preferred eating natural foods, Also thirty preferred sleeping in the woods, whereas thirties to forties preferred listening to explanation of the forests, and over fifties preferred sightseeing.

Analyzing the Difference in Vegetation Index of Urban Forest Edge by Land Cover Types using Spatio-temporal Fusion Image

성웅기 서울대학교 대학원 2019 국내석사

개발 및 도시화, 인간의 영향으로 도심 내 산림 파편화 진행되고 산림 임연부가 증가함에 따라 도시 산림 관리 측면에서 도시 산림 임연부의 현황 파악과 모니터링의 중요성이 대두되고 있다. 도시 산림 임연부에 대한 모니터링에는 연구 규모상 정밀한 공간해상도와 높은 시간해상도가 요구된다. 현재 제공되고 있는 위성영상 중 접근성이 좋고 무료로 제공되는 Landsat이나 MODIS 영상은 각각 시간해상도와 공간해상도의 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 도시 산림 임연부의 현황 파악을 위해 시간적 예측, 공간적 예측에서 정확도가 높은 RDSFM(Residual Distribution based Spatio-temporal data Fusion Method) 영상 융합 기법을 활용하여 연속적인 NDVI 영상을 도출하고, 도출한 연속적인 NDVI 영상으로 NDVImax 영상을 구축하여 인접한 토지피복 유형에 따른 도시 산림 임연부의 식생활력도 차이와 산림 임연부에서 산림 내부로의 거리에 따른 식생활력도 차이를 비교하고 평가하는데 목적이 있다. 서울시 내 도로, 주거지, 농경지, 초지에 인접한 도시 산림 임연부를 대상으로 분석해 본 결과, 산림 내부로 갈수록 NDVImax 값이 증가하는 경향이 나타났다. 임연부에 인접한 4가지 토지피복 유형 중 도로가 산림 임연부에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 특히, 도로로부터 산림 임연부의 30m 까지 그 영향이 가장 두드러지게 나타났으며, 90m까지 영향을 미치는 것으로 나타났다. 농경지의 경우, 주거지역과 도로와 같은 개발지에 인접한 산림에 비해 활엽수림과 침엽수림 모두에서 높은 NDVImax 값을 갖는 것으로 나타나 농경지를 개발지로부터 식생을 보존하는 완충지대로 이용할 수 있을 것으로 사료된다. 초지의 경우, 도로에 인접한 산림에 비해 높은 NDVImax 값을 나타냈으나, 주거지역과 농경지에 인접한 산림에 비해 낮은 NDVImax 값을 갖는 것으로 나타났다. 이는 자연초지에 인접한 산림 뿐만 아니라 도로의 절토 부문 및 공사 지역의 사면을 초지로 조성한 기타초지에 인접한 산림도 포함하여 분석을 진행하여 상대적으로 낮은 값을 나타낸 것으로 사료된다. 본 연구는 기존 시공간 융합기법에 비해 개선된 RDSFM 융합기법을 활용하여 구축한 NDVImax 영상을 토대로 토지피복 유형에 따른 인접 산림의 식생활력도 및 산림 내부로의 거리에 따른 식생활력도를 비교하고 평가하였다는 점에서 의의가 있으며, 본 연구의 결과는 도시 산림 모니터링 및 도시 산림 임연부 관리 측면에서 토지피복 유형과 토지피복 변화가 인접한 산림에 미치는 영향을 평가하는데 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다. Due to urbanization and human impacts, the forests in the urban areas have been getting fragmented and forest edges are increasing. Since forest edges have a larger exposure than the forest interiors, they are more exposed by heat from neighbored buildings and especially adjacent land cover types result in low soil moisture and vegetation condition. Forest edge monitoring requires high spatio-temporal resolution. Landsat and MODIS images, which are available for free nor difficult to use, have limitations on temporal resolution and spatial resolution, respectively. Therefore, in this paper, we used RDSFM (Residual Distribution based Spatiotemporal Data Fusion Method) data fusion method to make continuous NDVI images with high temporal and spatial resolution using Landsat and MODIS images. Then we derived NDVImax image with continuous NDVI images to evaluate vegetation conditions between the urban forest edges by different land cover types. We analyzed the differences of vegetation condition and the distance that the forest edges are affected due to adjacent land cover types (Residence, Road, Agriculture, Grassland) using NDVImax image. We found that both NDVImax values of the broad leaf and the needle leaf forest 30m edge was the lowest, and higher values was derived as the distance increased from the forest edge to forest interior. In other words, the edges of both forest types were affected by the adjacent land cover types. The type of land cover, which had the greatest effect on the forest edge was shown as road, and the effect range was found to be up to 90 meters from the forest edge. This means the management of the forest edge nearby roads will be necessary during road development and also after development. The NDVImax values of forest edge neighbored by agricultural area, were higher than the NDVImax values of forest edge neighbored by developed areas such as residential areas and roads. This means agricultural area could be used as a buffer for preserving vegetation from developed area. In the case of grassland, NDVImax value was higher than that of the forest edge neighbored by the road, but lower than residential area and agricultural area. The low NDVImax value of forest edge near grassland seems to be due to artificially made grassland. Artificial grassland includes which were cut-off surface and construction area before it were created to be grassland. This study is meaningful for evaluating vegetation condition by different land cover types and vegetation condition difference from the edge to forest interior by 30m distance to 90m based on NDVImax image derived by RDSFM. The results of this study are expected to be useful for assessing the effects of land cover types and land cover change on adjacent forest edges in terms of urban forest monitoring and management of urban forests.