Abstract
The recent surge of IT and data acquisition is shifting the paradigm in all aspects of life, and these advances are also affecting academic fields. Research topics and methods are being improved through academic exchange and connections. In particular, data-based research methods are employed in various academic fields, including landscape architecture, where continuous research is needed. Therefore, this study aims to investigate the possibility of developing a landscape preference evaluation and prediction model using machine learning, a branch of Artificial Intelligence, reflecting the current situation. To achieve the goal of this study, machine learning techniques were applied to the landscaping field to build a landscape preference evaluation and prediction model to verify the simulation accuracy of the model. For this, wind power facility landscape images, recently attracting attention as a renewable energy source, were selected as the research objects. For analysis, images of the wind power facility landscapes were collected using web crawling techniques, and an analysis dataset was built. Orange version 3.33, a program from the University of Ljubljana was used for machine learning analysis to derive a prediction model with excellent performance. IA model that integrates the evaluation criteria of machine learning and a separate model structure for the evaluation criteria were used to generate a model using kNN, SVM, Random Forest, Logistic Regression, and Neural Network algorithms suitable for machine learning classification models. The performance evaluation of the generated models was conducted to derive the most suitable prediction model. The prediction model derived in this study separately evaluates three evaluation criteria, including classification by type of landscape, classification by distance between landscape and target, and classification by preference, and then synthesizes and predicts results. As a result of the study, a prediction model with a high accuracy of 0.986 for the evaluation criterion according to the type of landscape, 0.973 for the evaluation criterion according to the distance, and 0.952 for the evaluation criterion according to the preference was developed, and it can be seen that the verification process through the evaluation of data prediction results exceeds the required performance value of the model. As an experimental attempt to investigate the possibility of developing a prediction model using machine learning in landscape-related research, this study was able to confirm the possibility of creating a high-performance prediction model by building a data set through the collection and refinement of image data and subsequently utilizing it in landscape-related research fields. Based on the results, implications, and limitations of this study, it is believed that it is possible to develop various types of landscape prediction models, including wind power facility natural, and cultural landscapes. Machine learning techniques can be more useful and valuable in the field of landscape architecture by exploring and applying research methods appropriate to the topic, reducing the time of data classification through the study of a model that classifies images according to landscape types or analyzing the importance of landscape planning factors through the analysis of landscape prediction factors using machine learning.
최근 IT 기술과 데이터의 범람으로 생활 전반적인 부분의 패러다임이 전환되고 있다. 이러한 기술의 발전과 변화는 학술영역에도 영향을 미치고 있다. 학문적 교류와 연계를 통해 연구주제나 연구 방법의 개선이 이루어지고 있다. 특히, 데이터 기반의 연구 방법이 다양한 학문분야에서 진행되고 있으며 조경학에서도 지속적인 연구가 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 시대적 상황을 반영하여 인공지능의 한 분야인 머신러닝을 활용한 경관 선호 평가 및 예측모델의 개발 가능성을 알아보는 것을 목표로 한다. 본 연구의 목표를 달성하기 위하여 경관 분야에 머신러닝 기법을 적용하여 경관 선호 평가 및 예측 모델을 구축하고, 구축된 모형의 모의정도를 검증하였다. 이를 위해 본 연구에서는 최근 신재생에너지 사업으로 주목받는 풍력발전시설 경관 이미지를 연구대상으로 선정하였다. 분석을 위하여 풍력발전시설 경관 이미지를 웹크롤링 기법을 활용하여 수집하고 분석 테이터셋을 구축하였다. 우수한 성능의 예측모델 도출을 위하여 머신러닝 분석에 활용되는 University of Ljubljana의 프로그램인 오렌지 버전 3.33을 활용하였다. 또, 머신러닝 학습데이터의 평가기준을 통합한 모델과 평가기준 별도 모델 구조를 활용하였으며, 머신러닝 분류모델에 적합한 kNN. SVM, Random Forest, Logistic Regression, Neural Network 알고리즘을 사용해 모델을 생성하였다. 생성된 모델을 성능 평가를 실시하여 본 연구에 가장 적합한 예측모델을 도출하였다. 본 연구에서 도출된 예측모델은 경관의 유형에 따른 분류, 경관과 대상의 시거리에 따른 분류, 선호에 따른 분류 등 3가지 평가기준을 별도로 평가 후 종합해 예측하여 결과를 도출하였다. 연구 결과 경관 유형에 따른 평가 기준 정확도 0.986, 시거리에 따른 평가 기준 정확도 0.973, 선호에 따른 평가 기준 정확도 0.952에 달하는 높은 정확도를 가진 예측모델을 개발하였으며, 평가데이터 예측 결과를 통한 검증과정을 보아도 모델의 성능 치를 상회하는 성과를 도출했음을 알 수 있다. 경관 관련 연구에서 머신러닝을 활용한 예측모델 개발 가능성을 알아본 실험적 시도로 이미지 데이터의 수집 및 정제를 통해 데이터 세트를 구축하여 높은 성능의 예측모델이 생성 가능하며, 이후 경관 관련 연구 분야에 활용될 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과와 시사점, 한계점을 반영한다면 풍력발전시설의 경관뿐만 아니라 자연경관이나 문화경관 등 다양한 형태의 경관 예측모델 개발이 가능할 것으로 생각되며, 경관 유형에 따라 이미지를 분류하는 모델의 연구를 통해 데이터 분류의 시간을 단축하거나 머신러닝을 활용한 경관예측 인자분석을 통해 경관계획 요소의 중요도 분석 등의 주제에 맞는 연구 방법을 탐색하고 적용하여 후속 연구를 진행한다면 조경학 분야에서도 머신러닝 기법을 보다 유용하고 가치 있게 활용할 수 있을 것으로 생각된다.