• 제목/요약/키워드: 광역모형

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위성영상과 퍼지-신경회로망 모형을 이용한 토양수분 분석 (An Analysis of Soil Moisture Using Satellite Image and Neuro-Fuzzy Model)

  • 유명수;최창원;이재응
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.154-154
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    • 2012
  • 지표에서의 토양수분은 작은 구성비를 가짐에도 불구하고 여러 수문 현상을 연계하는 매우 중요한 인자로써 최근 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 토양수분은 침투나 침루를 통하여 강우와 지하수를 연결하는 기능을 함과 동시에 강우사상에 따른 유출특성에 직접적인 영향을 미치며 증발산을 통하여 에너지 순환을 연결하는 중요한 기능을 한다. 토양수분을 측정하는 방법에는 세타 탐침(Theta Probe), 장력계, TDR(Time Domain Reflectrometry) 등이 이용되고 있으며, 광역 토양수분자료의 보다 정확한 공간 변동성의 관측을 위하여 항공원격탐사와 인공위성 원격탐사기술이 개발되어 적용되고 있다. 인공위성 영상은 자료의 분석이 간편하며, 공간자료이므로 공간 변화를 분석하는 데 있어 매우 편리하다. 그 중 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상은 저해상도 영상으로 극궤도 위성인 Terra와 Aqua 위성에 장착되어 있으며, NASA에서 필요한 정보를 받아 사용할 수 있다. 본 연구에서는 유역의 물리적 지형자료와 같은 방대한 양의 자료 수집 없이도, 모형이 구축되면 인공위성자료와 강우자료만으로도 신뢰성 높은 결과를 단시간 내에 효율적으로 산정할 수 있는 자료 지향형 모형인 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)를 사용하였다. 사용된 퍼지변수로는 시험유역의 토양수분 관측자료와 강수량 및 인공위성 자료인 MODIS NDVI(Normalize Difference Vegetation Index), MODIS LST(Land-Surface Temperature) 영상을 이용하였다. MODIS NDVI는 시간 해상도 8일, 공간해상도 250 인 Level 3 영상이며, MODIS LST는 시간 해상도 1일, 공간해상도 1 km인 Level 3 영상을 사용하였다. 위성자료를 사용하기 위해 Korea TM 좌표체계로 변환한 뒤, 토양수분 관측지점이 속한 각 셀의 속성값을 추출하였다. 위성자료와 수집된 자료 및 토양수분자료와의 관계를 분석하기 위하여 입력자료를 다양한 방법으로 구성하여 입력 변수를 생성하였다. 생성된 입력 변수와 ANFIS 모형을 연계하여 각각의 토양수분 산정모형을 구축하고 대상지점에 대한 토양수분을 산정 및 비교 분석하였다.

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계량경제적 접근을 통한 도시림의 도시열섬 완화효과 분석 (An Econometric Analysis of Mitigating Urban Heat Island Effect with Urban Forest)

  • 김동현;김의경;양준석;김현근;신혜진
    • 한국산림과학회지
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    • 제100권1호
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    • pp.79-87
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    • 2011
  • 이 연구는 도시 열섬현상과 산림과의 관계를 알아보기 위해 수행하였으며, 전력소비모형과 기온변화모형의 두 가지 모형을 이용하여 분석하였다. 전력소비모형은 전국적 차원에서 열섬현상 완화를 위한 산림의 역할을 찾아내는 것이고, 기온변화모형은 열섬현상이 나타나고 있는 대도시에서 이를 완화하기 위한 산림의 역할을 계량경제적 분석방법으로 찾아내는 데 있다. 분석 결과를 보면 도시 내의 산림이라 할 수 있는 생활권도시림면적과 열섬현상과는 부의 상관관계에 있다는 것을 두 모델에서 모두 확인할 수 있었다. 특히 1인당 생활권도시림이 $1m^2$ 증가하면 전국 평균 소비전력량은 0.02MWh 감소하며, 특광역시 내의 여름철 한낮 온도를 $1.15^{\circ}C$ 감소시키는 것으로 나타났다.

공유 전동킥보드를 고려한 수단선택모형 추정 - 접근통행과 생활권통행을 중심으로 - (Estimating a Mode Choice Model Considering Shared E-scooter Service - Focused on Access Travel and Neighborhood Travel -)

  • 김지윤;김수재;이경재;추상호
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제20권1호
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    • pp.22-39
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    • 2021
  • 본 연구에서는 공유 전동킥보드가 운영되고 있는 1기·2기 신도시 지역주민을 대상으로 SP조사를 수행하여 광역교통수단의 접근통행과 생활권통행의 공유 전동킥보드를 고려한 수단선택모형을 추정하였다. 연구결과 두 모형에서 공통적으로 통행시간과 통행비용이 음의 계수를 가지는 것으로 나타났으며 접근통행은 통행시간에, 생활권통행은 통행비용에 보다 민감한 것으로 분석되었다. 개인속성 및 가구속성에 따른 공유 전동킥보드 이용선호도를 살펴보면 40세 이하, 자전거 소유, 주로 이용하는 수단이 대중교통인 경우 긍정적인 영향을 보인 반면, 가구 월소득 300만원 미만, 개인 승용차 보유는 이용선호도에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

딥러닝 알고리즘을 이용한 강우 발생시의 유량 추정에 관한 연구 (A study on discharge estimation for the event using a deep learning algorithm)

  • 송철민
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.246-246
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    • 2021
  • 본 연구는 강우 발생시 유량을 추정하는 것에 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 선행연구의 모형 개발방법론에서 벗어나 딥러닝 알고리즘 중 하나인 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 유량을 추정하였다. 합성곱 신경망은 일반적으로 분류 문제 (classification)을 해결하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 불특정 연속변수인 유량을 모의하기에는 적합하지 않다. 이를 위해 본 연구에서는 합성곱 신경망의 완전 연결층 (Fully connected layer)를 개선하여 연속변수를 모의할 수 있도록 개선하였다. 대부분 합성곱 신경망은 RGB (red, green, blue) 사진 (photograph)을 이용하여 해당 사진이 나타내는 것을 예측하는 목적으로 사용하지만, 본 연구의 경우 일반 RGB 사진을 이용하여 유출량을 예측하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는 수문학적 이미지는 입력자료로 활용했다. 합성곱 신경망의 구조는 Convolution Layer와 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 이후 Flatten Layer, 2개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 다시 1개의 Dense Layer가 이어지는 구조로 설계하였다. 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 분류모형에 이용되는 softmax 또는 sigmoid 함수를 대신하여 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 이와 함께 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)를 이용하였으며, 모형의 학습 평가 및 검정을 판단하기 위해 MSE 및 MAE를 사용했다. 또한, 모형평가는 NSE와 RMSE를 이용하였다. 그 결과, 모형의 학습 평가에 대한 MSE는 11.629.8 m3/s에서 118.6 m3/s로, MAE는 25.4 m3/s에서 4.7 m3/s로 감소하였으며, 모형의 검정에 대한 MSE는 1,997.9 m3/s에서 527.9 m3/s로, MAE는 21.5 m3/s에서 9.4 m3/s로 감소한 것으로 나타났다. 또한, 모형평가를 위한 NSE는 0.7, RMSE는 27.0 m3/s로 나타나, 본 연구의 모형은 양호(moderate)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구를 통해 제시된 방법론에 기반을 두어 CNN 모형 구조의 확장과 수문학적 이미지의 개선 또는 새로운 이미지 개발 등을 추진할 경우 모형의 예측 성능이 향상될 수 있는 여지가 있으며, 원격탐사 분야나, 위성 영상을 이용한 전 지구적 또는 광역 단위의 실시간 유량 모의 분야 등으로의 응용이 가능할 것으로 기대된다.

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QUAL2Kw 모형을 이용한 자동보정 방법 비교분석과 섬강의 수질관리 대안 평가 (Comparative analysis of auto-calibration methods using QUAL2Kw and assessment on the water quality management alternatives for Sum River)

  • 조재현
    • 환경영향평가
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    • 제25권5호
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    • pp.345-356
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    • 2016
  • 본 연구에서는 GA와 QUAL2K를 통합한 QUAL2Kw 모형을 이용해서 수질모형 매개변수의 자동 보정 방법을 비교 분석하였다. 발전 속도가 빠른 원주시의 배출 오염부하의 영향을 크게 받는 섬강에 QUAL2Kw 모형을 적용하였고, 전 구간 단일 매개변수를 적용하는 방법과 구간별 매개변수를 적용하는 두가지 방법으로 자동보정 방법을 비교 분석하였다. CV(RMSE)의 오차와 GA의 적합도 분석결과 구간별 매개변수 방법이 단일 매개변수 방법보다 정밀도가 다소 높은 것으로 나타났으므로 본 연구에서는 구간별 매개변수 방법으로 계산한 자동보정 결과를 채택하였다. 검보정된 QUAL2Kw 모형을 섬강 수질관리를 위한 세가지 시나리오에 대해 적용해서 수질 개선 효과를 분석하였다. 원주하수처리장 방류수질을 개선하는 시나리오 1에서는 중권역 대표지점인 섬강 4-1지점의 BOD와 TP 농도가 각각 17.7%, 29.1% 감소되었고, 원주천 유입직후 섬강에서는 BOD와 TP 농도가 각각 50.4%, 40.5% 감소하여 섬강 수질 개선효과가 크다. 원주취수장을 폐쇄하고 섬강 이외의 수계에서 원주 일대에 광역상수도를 공급하는 시나리오 2에서는 섬강 중하류부의 유량이 증가함에 따라 섬강 본류의 수질이 소폭 개선된다. 원주천 합류 직후 섬강에서 BOD가 0.18mg/L, TP가 0.0063mg/L 감소하였다. 시나리오 3에서는 시나리오 1과 시나리오 2의 대안을 동시에 계획하는 것으로서 시나리오 1보다 섬강 수질이 소폭 더 개선된다. 시나리오별 수질 예측결과 원주하수처리장의 방류수질을 개선하는 것이 섬강 수질개선에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 특히 원주천 합류직후 섬강 수질이 크게 개선된다. 원주취수장을 폐쇄하고 타 수계에서 광역상수도를 통해 원주 지역에 상수도를 공급하는 방안도 섬강 수질을 소폭 개선할 수 있다.

도시유역 물순환 해석 모형의 물순환 개선시설 모듈 개발 (Development of treatment facilities for improving water cycle in the water cycle analysis model for the urban catchment)

  • 장철희;김현준;노성진
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.1360-1364
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    • 2010
  • 도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

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노인부양행위의 결정요인에 관한 연구 : 시부 및 시모에 대한 공변량구조모형 분석 (A Study on the Determinants of Housewives' Caregiving Behavior to Their Elderly Parents-in-Law : Estimation of Covariance Structure Models for Fathers-in-Law and Mothers-in-Law)

  • 김상욱;양철호
    • 한국사회복지학
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    • 제35권
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    • pp.51-83
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    • 1998
  • 본 연구는 사회화 및 사회통제의 제도적 기제로서의 가족제도의 기능이 점차 약화되고 노부모부양에 대한 의식 및 행태에 있어서의 급격한 변화를 경험하고 있는 한국사회에서 구체적으로 어떠한 요인들이 노부모부양에 영향을 미치는가를 파악하기 위한 목적으로 고안되었다 이를 위하여 가정내의 주요 사회인구학적 변인들을 중심으로 부양태도 및 부양행위를 설명하는 시안적 형태의 이론적 선형경로모형을 구성 제시하였으며, 제시된 모형을 광주광역시에 거주하는 주부들을 대상으로 수집된 자료를 사용하여 추정하였다. 시부 빛 시모에 대한 모형을 공변량구조모형(LISREL) 분석방법을 사용하여 각기 추정한 결과, 시부부양과 관련하여서는 자부의 교육수준 및 시부의 연령, 시부의 건강상태, 그리고 가구원수가 부양행위에 유의미한 인과적 영향을 미치는 요인이었으며, 시모부양과 관련하여선 자부의 교육수준 및 시모의 연령, 가구원수, 그리고 부양태도가 부양행위에 인과적 영향을 미치는 요인인 것으로 밝혀졌다. 시부 및 시모 모형에 대한 상호비교 결과, 부양자의 교육수준 및 부양대상자의 연령, 그리고 가구원수는 두 모형 모두에 공통적으로 일반화시킬 수 있는 부양행위의 결정요인인 것으로 확인되었다. 그러나, 두 모형에서 공통적으로 확인된 세 가지 변인을 제외하고는 두 모형간에 적지 않은 차이가 존재한다는 사실 또한 발견되었다. 모형추정의 결과 제시된 경험적 발견에 근거하여 몇몇 주요 이론적 정책적 함의가 논의되었다.

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구조방정식을 활용한 이용자 중심의 경전철 서비스 개선에 관한 연구 - 부산~김해경전철과 부산도시철도 4호선(반송선)을 중심으로 - (A Study on the Improving the Services for Users of LRT (Light Rail Transit) by Structural Equation Model - Focus on Busan Gimhae Light Rail Transit and Busan Subway Line 4(Bansong Route) -)

  • 장석용;정헌영;백상근
    • 대한토목학회논문집
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    • 제33권1호
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    • pp.261-272
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    • 2013
  • 경량전철(LRT: Light Rail Transit)은 중량전철에 비해 많은 장점을 가진 효과적인 대중교통수단이다. 따라서 많은 지자체에서 도입을 추진하고 있고, 부산광역시에서는 이미 반송선과 부산김해경전철 등 2개 노선을 국내 최초로 무인운행방식으로 도입하여 운행중에 있다. 본 연구는 이렇게 도입된 경전철과 관련한 이용자 측면의 서비스 만족도를 분석하고, 부족한 부분을 보완하여 경전철의 서비스를 개선해 나가는 데 우선순위를 제시하였다. 본 연구에서는 실제 무인자동운전 경량전철(부산김해경전철과 반송선)의 이용자를 대상으로 설문조사를 실시하여 경량전철에 대한 안전성 의식과 서비스에 대한 이용만족도를 파악하고, 구조방정식 기법을 활용하여 두 개의 서비스 이용만족도 모형(반송선모형과 부산김해경전철모형)을 구축하여 비교 분석하였다. 분석 결과 이용자 중심의 경전철 서비스 개선대책과 우선순위를 도출하였다.

시민지불의사에 기초한 태화강 수질개선의 사회적 편익 (Social Benefits of Improved Water Quality at the Taehwa River Based on Citizen's Willingness-to-Pay)

  • 김재홍
    • 환경정책연구
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    • 제6권1호
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    • pp.83-109
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    • 2007
  • 본 연구는 이중양분선택형 조건부가치측정 법을 이용하여 태화강 수질개선의 편익에 대한 울산시민의 지불의사를 계량화하였다. 이변량 프로빗 모형으로 추정한 태화강 수질개선의 편익은 가구당 월평균 3,458.5원(표준편차 1,553.4원)으로 추정되어 울산광역시 전체로는 연평균 147.6억 원(140.4억 원$\sim$155.5억 원)에 이른다. 이러한 추정치는 태화강 수질을 개선하지 않을 경우의 수질오염으로 인한 사회적 비용 또는 수질개선에 의한 사회적 편익에 해당한다. 본 연구는 태화강 수질개선의 사회적 편익을 화폐가치로 추정함으로써 다양한 태화강 수질 개선사업의 타당성 검정을 위한 비용편익분석의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한 방법론적 측면에서 표본선택모형을 이용하여 이중양분선택형 설문을 이용한 조건부가치측정법에서 발생 가능한 두 응답 간 상호의존성 유무를 검정하였으며, 본 연구에서 사용한 자료에서는 지속성 가설, 정박가설, 비용기대가설, 긍정응답가설, 프레임가설 등 모든 종류의 두 응답 간 상호의존성이 통계적으로는 유의하지 않은 것으로 나타났다.

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도시부 교차로에서의 자전거 사고유형 분석에 관한 연구 (A Study on Bicycle Accident Patterns at Urban Intersections)

  • 김도훈;조한선;김응철
    • 한국도로학회논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.117-125
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    • 2008
  • 최근 녹색교통수단으로서 자전거의 이용자수는 급격하게 증가하고 있으나 차대 자전거사고 감소와 자전거 이용자의 안전성 향상에 대한 노력은 미비한 설정이다. 따라서 본 연구에서는 최적의 교차로 설계지침 제공 및 자전거 사고유형에 영향을 미치는 요인들을 면밀히 분석하여 교차로에서의 자전거사고 안전성 향상에 그 목적이 있다. 이를 위해 본 연구에서는 2005년도 인천광역시 사지교차로에서 발생한 56건의 자전거사고 자료에 대한 분석과 사고발생 교차로에 대한 현장조사를 실시하였으며, 다항로짓모형을 이용하여 3가지 경우에 대한 자전거 사고유형 분석모형을 개발하였다. 모형분석결과, 사망사고 유무, 부도로 교통섬 유무, 도로위계, 사고당시 날씨, 주도로 버스정류장 유무, 주도로 차로폭, 인적유발요인이 자전거 사고 유형에 중요한 변수로 나타났다.

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