Solution Approaches to Multiple Viewpoint Problems: Comparative Analysis using Topographic Features

다중가시점 문제해결을 위한 접근방법: 지형요소를 이용한 비교 분석을 중심으로

This paper presents solution heuristics to solving optimal multiple-viewpoint location problems that are based on topographic features. The visibility problem is to maximise the viewshed area for a set of viewpoints on digital elevation models (DEM). For this analysis, five areas are selected, and fundamental topographic features (peak, pass, and pit) are extracted from the DEMs of the study areas. To solve the visibility problem, at first, solution approaches based on the characteristics of the topographic features are explored, and then, a benchmark test is undertaken that solution performances of the solution methods, such as computing times, and visible area sizes, are compared with the performances of traditional spatial heuristics. The feasibility of the solution methods, then, are discussed with the benchmark test results. From the analysis, this paper can conclude that fundamental topographic features based solution methods suggest a new sight of visibility analysis approach which did not discuss in traditional algorithmic approaches. Finally, further research avenues are suggested such as exploring more sophisticated selection process of topographic features related to visibility analysis, exploiting systematic methods to extract topographic features, and robust spatial analytical techniques and optimization techniques that enable to use the topographic features effectively.

본 논문은 가시권역의 최대화를 만족하는 가시권 분석에 있어 지형요소가 어떻게 이용될 수 있으며 이러한 최적 다중 가시점 탐색 문제에 있어 지형요소의 이용이 얼마나 효과적인지를 살펴보는 연구이다. 이를 위하여 다양한 지형상태를 반영하는 지역의 DEM 자료와 각 DEM자료에 대한 지형요소 (peak, pass, pit)의 특정을 반영한 여섯 종류의 탐색방법을 제시하고 전통적인 공간 휴리스틱 (spatial heuristic)과의 비교 분석 (계산 시간과 총 가시권역 크기)을 통해서 지형요소를 이용한 방법의 효율성과 적용 가능성을 살펴보았다. 연구결과로써, 가시구역의 중복을 최소화하기 위해 제시된 버퍼링을 이용한 방법의 경우, 비록 공간 휴리스틱 방법에 비해 적은 가시구역 면적을 제시하였지만, 컴퓨팅 시간적인 측면에서 많은 이점을 제공하고 있음을 볼 수 있다. 또한 연구지역의 DEM상의 각각의 개별 그리드 셀을 대상으로 전체 DEM에 대해 계산된 가시구역을 이용한 방법의 경우, 비록 부가적인 계산 시간이 소요됨에도 불구하고 단순한 지형요소를 이용한 방법보다 향상된 분석 결과를 제시하였음을 알 수 있다.