국내 육상경관 연결성의 정량적 분석 및 시각화

강완모,송영근,김호걸,김남춘,송원경 한국지적정보학회 2019 한국지적정보학회지 Vol.21 No.2

This study quantitatively assesses terrestrial landscape connectivity of South Korea by employing graph- and circuit-theoretic network metrics. In order to identify areas with well-functioning natural landscapes important for conservation and adaptation to climate change, we used the geographic information system-based visualization combined with patch- and non-patch-based advanced network analysis approaches. As the result of patch-based network analysis for high quality green spaces of 1,000 ha or more in area (i.e., nodes), our study shows important areas, linkages, and the overall terrestrial landscape network consisted of five clusters according to connectivity modularity. The result of non-patch-based network identifies multiple landscape linkages connecting critical natural landscape areas such as the Baekdudaegan (Baekdu Mountain Ranges). We hope our research provides useful information and insight for more effective land-use and environmental planning at national level. 이 연구에서는 그래프 이론과 회로 이론을 적용하여 국내 육상경관의 연결성을 네트워크 관점에서 정량적으로 평가하였다. 지리정보시스템을 기반으로 환경성과 생태성, 비용거리에 따른 패치 기반과 비-패치 기반의 고도화된 네트워크 분석으로 자연경관의 보전 및 기후변화 적응에 있어 중요한 핵심지역과 연결지역을 공간적으로 분명하게 시각화하였다. 연구결과, 1,000 ha 이상의 국토환경성 평가 1등급 녹지를 노드로 한 패치 기반 네트워크 분석을 통해, 광역적으로 중요한 핵심지역을 도출할 수 있었고, 국내 육상경관 네트워크가 연결성에 따라 5개 군집으로 구성됨을 확인할 수 있었다. 그리고 비-패치 기반의 네트워크 모형으로 백두대간과 같은 핵심 생태축 및 대안경로 상의 주요 경관생태축을 도출 할 수 있었다. 연구의 결과들은 네트워크 관점에서 회복력 있는 토지이용 및 도시 디자인, 국토·환경계획의 체계적인 수립에 있어 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

생물다양성 보전을 위한 서식지 연결성의 네트워크 분석

강완모 서울대학교 환경대학원 2013 環境論叢 Vol.52 No.-

GIS와 위성영상을 이용한 도시숲 침입교란종 분포 연구

강완모,송영근,이동근,채희명 한국지적정보학회 2019 한국지적정보학회지 Vol.21 No.1

The issues of invasive disturbance species are growing concern, however little is known about the distribution characteristics of invasive disturbance species in urban forests. In this study, we used Maximum entropy (Maxent) modeling with GIS layers and a time-series of Landsat 8 satellite imagery data to analyze the distribution pattern and potential occurrence of four invasive disturbance species, Ageratina altissima, Ambrosia artemisiifolia, Bidens frondosa, and Pueraria montana, in Mt. Umyeon in the metropolitan area of South Korea. These plants have different species traits. The Maxent model performed well for the four species with an average test AUC value of 0.91 for A. altissima, 0.86 for A. artemisiifolia, 0.86 for B. frondosa, and 0.88 for P. montana. Distance from trails had the greatest effects on the occurrence probability of all four invasive disturbance species, and it exerted a negative influence, indicating that urban forest trails help spread invasive disturbance species. Of the remote sensing-based predictors used, Aug 7 2016 Tasseled-Cap soil brightness index was an important variable for A. altissima, which showed the largest potential distribution area in the study area. In addition, the occurrence probability of A. altissima had high and moderate correlation with those of other species (r=0.59–0.82), indicating niche overlap. These results can be useful for understanding and mapping invasive disturbance species for the management of natural resources and biodiversity conservation. 도시 내 침입교란종 문제가 심각해지고 있지만, 도시숲에서의 침입교란종 분포 특성은 잘 알려져 있지 않다. 본 연구는 우면산 도시숲을 위협하는 서양등골나물과 돼지풀, 미국가막사리, 칡 등 식물종 특성이 다른 4개 침입교란종의 분포패턴과 잠재적 출현양상을 분석하였다. 이를 위해 Landsat-8 OLI 위성의 시계열 영상자료와 GIS 기반의 환경공간자료를 이용하여 최대 엔트로피(Maximum entropy, Maxent) 종 분포 모델링을 수행하였다. 평균 AUC 값을 통한 Maxent 모델 검증 결과, 테스트 데이터에서 서양등골나물은 AUC 0.91, 돼지풀은 0.86, 미국가막사리는 0.86, 칡은 0.88로, 4개 종 평균 AUC 0.88의 우수한 정확도를 나타냈다. 등산로로부터의 거리가 4개 종 출현에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났고, 4개 종 모두 등산로로부터 거리가 가까울수록, 즉 인간 간섭이 클수록 출현 확률이 높은 것으로 나타났다. 원격탐사 기반의 예측변수들 가운데 2016년 8월의 Tasseled-Cap 밝기도 지수는 우면산에서 가장 큰 잠재적 분포 지역을 보여주는 서양등골나물 출현에 있어 중요 변수로 나타났다. 침입교란종의 잠재 서식분포 확률 간 피어슨 상관분석 결과, 서양등골나물은 다른 침입교란종과 중-중상 정도(r=0.59–0.82)의 생태적 지위 중복 경향이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 도시 자연자원 관리 및 생물다양성 보전을 위한 침입교란종 이해와 공간적 분포 지도화에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

[해외 대학 산업공학과] 컬럼비아대학교 IEOR학과

강완모 대한산업공학회 2007 ie 매거진 Vol.14 No.1

지속가능한 유역관리에 대한 제언: 생태계 서비스와 Serviceshed의 개념을 토대로

강완모,Gang, Wan-Mo 한국수자원학회 2020 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.53 No.6

[현우 곽수일경영과학학술상 수상자 업적 발표] Risk: Modeling, Analysis and Computation

강완모,Paul Glasserman,Perwez Shahabuddin,강철민,이종문,신하용,김경국,안동건,홍유석,강창묵,Tim Woonghee Huh 한국경영과학회 2017 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.10

청주시 도심 녹지 연결망 분석

강완모 청주대학교 산업과학연구소 2020 産業科學硏究 Vol.37 No.2

This study quantitatively evaluates the networks of urban green spaces in central Cheongju, South Korea. In order to identify landscape linkages important for maintaining the networks, I used the normalized difference vegetation index (NDVI), a proxy for landscape permeability, and the geographic information system-based visualization combined with a non-patch-based network analysis approach. As a result, this study spatially identifies critical and multiple linkages connecting natural and urban parks and waterside green spaces. This study may provide useful information and insight for effective urban ecological network planning.

그래프 이론을 적용한 서울시 녹지 연결망의 정량적 분석

강완모 ( Wan Mo Kang ),박찬열 ( Chan Ryul Park ) 한국환경생태학회 2011 한국환경생태학회지 Vol.25 No.3

본 연구는 1975년부터 2006년까지 서울시 녹지 연결망의 시계열 변화를 그래프 이론을 적용하여 공간의 다중규모 (multi-scale)에서 정량적으로 분석하였다. 분석대상 시기 동안, 서울시 녹지 연결망의 변화가 크게 나타난 공간 규모는 녹지 간 1,000 ~ 1,600 m 거리였다. 1990년 이후 난개발로 단편화되고 훼손되었던 녹지들과 연결망이 점차 복원되고 있음을 확인할 수 있었다. 2006년 개별 녹지의 연결망 분석을 통해, 핵심 녹지와 징검다리 녹지의 두 가지 유형의 녹지 연결망 분포를 확인하였다. 서울시 녹지 분포는 연결성 중요도 지수와 상관관계가 높아서, 남쪽과 북쪽의 가장자리에 핵심 녹지가 분포하고 동쪽, 서쪽, 중앙에 매개 중심성이 높은 징검다리 녹지가 분포함을 정량적으로 표현할 수 있었다. 따라서 서울시 녹지 연결망은 그래프 이론을 적용하여 연결 중심성, 매개 중심성, 연결 중요도 지수 등으로 정량적으로 표현될 수 있다. This study was conducted to quantitatively analyze the temporal change of green space network at multi-scales from 1975 to 2006 with the application of graph theory in Seoul, Korea. Remarkable change of connectivity was detected in green space networks at the scale ranging from 1,000 ~ 1,600 m during 30 years. Green spaces and their networks have been restoring after 1990 since forest areas had been fragmented in 1975. In 2006, we identified the important core habitat areas that can sustain diverse wildlife species and stepping stones composed of small patches that can link these core habitat areas. Green spaces showed high correlation with the relative importance value of green space connectivity. So, this study could graphically represent green space networks of Seoul City. Green spaces of core areas distributed at the northern and southern boundary, and those of stepping stones possessing the high value of between ness centrality consisted at the middle, eastern and western boundary. These results indicate that green space network can be graphically and quantitatively explained by degree centrality, between ness centrality and relative importance value of connectivity with the application of graph theory.

생태네트워크와 접근성 분석에 의한 서울시 미집행 도시공원의 보전 우선순위 평가

강완모 ( Kang Wan-mo ),송영근 ( Song Young-keun ),성현찬 ( Sung Hyun-chan ),이동근 ( Lee Dong-kun ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2018 한국환경복원기술학회지 Vol.21 No.2

This study aims to quantitatively evaluate the conservation priorities of unexecuted urban parks in Seoul both from an ecological and public perspective. To this end, two methodologies, ecological network analysis based on graph and circuit theory and accessibility analysis, were employed in order to assess ecological connectivity of and public accessibility to unexecuted parks, respectively. This study applied linkage-mapping methods (shortest path and current flow betweenness centrality) of connectivity analysis to an integrated map of landscape permeability. The population-weighted accessibility to unexecuted parks was measured based on a negative exponential distance decay function. As a result, for both ecological connectivity and accessibility, Gwanaksan, Suraksan, and Bulamsan urban natural parks are found to be the most important (rank 1-3) to be conserved. For these sites, inner park areas with conservation priorities for connectivity and accessibility were identified. The findings of the study can be used for giving conservation priority to the unexecuted urban parks in terms of long-term sustainable urban planning.

진안군 마을 숲 주변 산림의 파편한 및 공간 형태 변화 분석

강완모 ( Wan Mo Kang ),고인수 ( In Su Koh ),박찬열 ( Chan Ryul Park ),이도원 ( Do Won Lee ) 한국환경생태학회 2012 한국환경생태학회지 Vol.26 No.6

이 연구는 진안군의 산림과 마을 숲 주변 경관의 서식지 변화 과정을 경관지수와 서식지 형태 분석으로 밝히고, 생물다양성 보전을 위한 경관생태학적 함의를 제시하고자 수행되었다. FRAGSTATS과 GUIDOS 서식지 분석 프로그램에서 1989년과 2006년의 토지피복도를 활용하여 진안군 산림과 34개 대표적인 마을 숲 주변 경관의 서식지 구성과 짜임을 분석하였다. 진안군 핵심과 통로 서식지의 면적, 서식지 연결성은 1989년보다 2006년에 낮았다. 또한, 마을 숲 주변 서식지의 파편화 정도와 서식지의 구조적, 기능적 연결성은 1989년보다 2006년에 낮았다. 서식지 파편화를 감소시키고 연결성을 향상시키기 위해 기존에 존재하는 마을 숲과 주변 생태통로를 보전하면서 새로운 생태통로를 조성해주는 전략이 필요하다. 본 연구의 경관지수와 서식지 형태 분석은 급격하게 변하는 경관에서 서식지 기능과 짜임을 분석하는 데 효과적인 기법으로 활용될 수 있다. The changes of forest habitats and maeulsoops (village forests) in Jinan-gun, Jeollabuk-do, South Korea are examined using landscape indices and morphological pattern analysis, and their landscape-ecological implications on conserving biological diversity are presented. We used FRAGSTATS and GUIDOS software, as well as land cover maps (of 1989 and 2006) to analyze the spatial and temporal patterns of habitat composition and configuration in surrounding landscapes of 34 representative maeulsoops and Jinan-gun. The results showed decreases in the amount of core habitats and corridors and habitat connectivity at a regional scale since 1989. In addition, multi-scale habitat analysis at a focal scale revealed that the structural and functional connectivity between forest habitats surrounding maeulsoops of the year 2006 was lower than that of the year 1989. In order to reduce forest fragmentation and to enhance the connectivity among habitats, it is necessary to provide the additional habitat corridors as well as preserving existing corridors and surrounding landscapes of maeulsoops. We also suggest that a combination of landscape indices and morphological spatial pattern analysis can provide an effective tool to assess the habitat functions and configuration in a rapidly changing landscape.