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전이학습 기반 다중 컨볼류션 신경망 레이어의 활성화 특징과 주성분 분석을 이용한 이미지 분류 방법 (Transfer Learning using Multiple ConvNet Layers Activation Features with Principal Component Analysis for Image Classification)

  • 바트후 ?바자브;주마벡 알리하노브;팡양;고승현;조근식
    • 지능정보연구
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    • 제24권1호
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    • pp.205-225
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    • 2018
  • Convolutional Neural Network (ConvNet)은 시각적 특징의 계층 구조를 분석하고 학습할 수 있는 대표적인 심층 신경망이다. 첫 번째 신경망 모델인 Neocognitron은 80 년대에 처음 소개되었다. 당시 신경망은 대규모 데이터 집합과 계산 능력이 부족하여 학계와 산업계에서 널리 사용되지 않았다. 그러나 2012년 Krizhevsky는 ImageNet ILSVRC (Large Scale Visual Recognition Challenge) 에서 심층 신경망을 사용하여 시각적 인식 문제를 획기적으로 해결하였고 그로 인해 신경망에 대한 사람들의 관심을 다시 불러 일으켰다. 이미지넷 첼린지에서 제공하는 다양한 이미지 데이터와 병렬 컴퓨팅 하드웨어 (GPU)의 발전이 Krizhevsky의 승리의 주요 요인이었다. 그러므로 최근의 딥 컨볼루션 신경망의 성공을 병렬계산을 위한 GPU의 출현과 더불어 ImageNet과 같은 대규모 이미지 데이터의 가용성으로 정의 할 수 있다. 그러나 이러한 요소는 많은 도메인에서 병목 현상이 될 수 있다. 대부분의 도메인에서 ConvNet을 교육하기 위해 대규모 데이터를 수집하려면 많은 노력이 필요하다. 대규모 데이터를 보유하고 있어도 처음부터 ConvNet을 교육하려면 많은 자원과 시간이 소요된다. 이와 같은 문제점은 전이 학습을 사용하면 해결할 수 있다. 전이 학습은 지식을 원본 도메인에서 새 도메인으로 전이하는 방법이다. 전이학습에는 주요한 두 가지 케이스가 있다. 첫 번째는 고정된 특징점 추출기로서의 ConvNet이고, 두번째는 새 데이터에서 ConvNet을 fine-tuning 하는 것이다. 첫 번째 경우, 사전 훈련 된 ConvNet (예: ImageNet)을 사용하여 ConvNet을 통해 이미지의 피드포워드 활성화를 계산하고 특정 레이어에서 활성화 특징점을 추출한다. 두 번째 경우에는 새 데이터에서 ConvNet 분류기를 교체하고 재교육을 한 후에 사전 훈련된 네트워크의 가중치를 백프로퍼게이션으로 fine-tuning 한다. 이 논문에서는 고정된 특징점 추출기를 여러 개의 ConvNet 레이어를 사용하는 것에 중점을 두었다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 직접 추출된 차원적 복잡성을 가진 특징점을 적용하는 것은 여전히 어려운 문제이다. 우리는 여러 ConvNet 레이어에서 추출한 특징점이 이미지의 다른 특성을 처리한다는 것을 발견했다. 즉, 여러 ConvNet 레이어의 최적의 조합을 찾으면 더 나은 특징점을 얻을 수 있다. 위의 발견을 토대로 이 논문에서는 단일 ConvNet 계층의 특징점 대신에 전이 학습을 위해 여러 ConvNet 계층의 특징점을 사용하도록 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 크게 세단계로 이루어져 있다. 먼저 이미지 데이터셋의 이미지를 ConvNet의 입력으로 넣으면 해당 이미지가 사전 훈련된 AlexNet으로 피드포워드 되고 3개의 fully-connected 레이어의 활성화 틀징점이 추출된다. 둘째, 3개의 ConvNet 레이어의 활성화 특징점을 연결하여 여러 개의 ConvNet 레이어의 특징점을 얻는다. 레이어의 활성화 특징점을 연결을 하는 이유는 더 많은 이미지 정보를 얻기 위해서이다. 동일한 이미지를 사용한 3개의 fully-connected 레이어의 특징점이 연결되면 결과 이미지의 특징점의 차원은 4096 + 4096 + 1000이 된다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 추출 된 특징점은 동일한 ConvNet에서 추출되므로 특징점이 중복되거나 노이즈를 갖는다. 따라서 세 번째 단계로 PCA (Principal Component Analysis)를 사용하여 교육 단계 전에 주요 특징점을 선택한다. 뚜렷한 특징이 얻어지면, 분류기는 이미지를 보다 정확하게 분류 할 수 있고, 전이 학습의 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 방법을 평가하기 위해 특징점 선택 및 차원축소를 위해 PCA를 사용하여 여러 ConvNet 레이어의 특징점과 단일 ConvNet 레이어의 특징점을 비교하고 3개의 표준 데이터 (Caltech-256, VOC07 및 SUN397)로 실험을 수행했다. 실험결과 제안된 방법은 Caltech-256 데이터의 FC7 레이어로 73.9 %의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 75.6 %의 정확도를 보였고 VOC07 데이터의 FC8 레이어로 얻은 69.2 %의 정확도와 비교하여 73.1 %의 정확도를 보였으며 SUN397 데이터의 FC7 레이어로 48.7%의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 52.2%의 정확도를 보였다. 본 논문에 제안된 방법은 Caltech-256, VOC07 및 SUN397 데이터에서 각각 기존에 제안된 방법과 비교하여 2.8 %, 2.1 % 및 3.1 %의 성능 향상을 보였다.

관우한국생태학적일개예설(关于韩国生态学的一个预设): 기우복장탑배적행위(基于服装搭配的行为) (Typology of Korean Eco-sumers: Based on Clothing Disposal Behaviors)

  • Sung, Hee-Won;Kincade, Doris H.
    • 마케팅과학연구
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    • 제20권1호
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    • pp.59-69
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    • 2010
  • 绿色环保或者环境意识已经成为商业、政府机关, 以及消费者和世界关注的重要问题. 针对这一情况, 韩国政府宣布, 在本世纪初, "环保建设" 将被作为一种用以鼓励与环保相关的商业活动的方式. 不同层次的韩国服装业, 提出了不同的产品环保的绿色计划. 这些服装产品包括有机产品和回收的衣服. 要想使这些公司成功, 他们需要那些, 在做产品购买,使用, 处置时, 将绿色问题(如环境的可持续性发展)作为一个人判断的一个组成部分的顾客的信息. 这些消费者可以被看成是生态学的关注者. 过去的研究已经对消费者对于环保产品的购买意愿进行了检测. 此外, 还研究了影响生态保护者或绿色消费者的因素. 但是, 只是关注生态保护者在处置或者回收利用衣服上与采购绿色产品相比较是不够的. 服装处置行为有多种途径, 消费者可以用淘汰, 传承(例如: 把它送给一个年幼的弟弟), 赠与, 交换, 出售或者简单的把他扔掉等多种方式来暂时或者永久的摆脱闲置的衣服或贷款项目. 因此, 购买环保产品的行为应该结合服装处置的行为, 从而进一步了解消费者的消费行为与对环境的态度. 本项研究的目的在于提供韩国生态保护者从有利于生态学的角度出发来购买和处理衣服的生活方式的相关信息. 本研究的目标有: 1, 基于韩国对服装处置行为进行分类; 2, 调查人 们人口统计数据, 生活方式和服装消费价值观赏的差异; 3, 在环保的时尚物品的购买意愿和影响因素之间进行比较. 自填式的调查问卷是基于以往的研究设置出来的. 问卷包括10项处置衣服的条款, 22项可持续并且健康的生活方式的条款, 以及19项消费观念的条款. 根据利克特模板的五分量表设置. 此外, 购买两个时尚物品的意愿和每个物品属性的11项特征都是根据利克特模板的七分量表而来, 两种制成羊毛套衫的可以从PET识别代码的回收瓶子中创造出来的涤纶织物这两种套衫选自一个韩国和一个美国的户外运动服装的品牌. 我们对每一种产品的简介和颜色都进行了调查, 人口统计学(即性别, 年龄, 婚姻状况, 教育程度, 收入, 职业)也被包括在内. 在2009年5月份, 研究数据通过一个专业网站的调查机构进行采集, 最后有600份调查问卷可供分析, 这个调查的受访者年龄从20到49岁不等, 平均年龄为34岁. 百分之50的调查者为男性, 大约58%的受访者是已婚者, 其中62%的受访者有大学学位. 主要成分分析和因素最大方法差的方法用以识别衣服处理规模的潜在尺度. 共有三个因素生成(比如: 倒卖行为, 捐赠行为, 不回收利用行为). 基于他们处置衣服的方式对受访者进行了分类, 群类分析被使用, 最终得到了三个部分. 不同的消费者, 被分别贴上 "转售集团", "捐资团体" 以及 "不回收组织" 的标签加以分类, 其中98%是正确的分类. 从人口统计学角度来看, 这三个类别的人在性别, 婚姻状况, 职业和年龄上有显著的差异. 健康可持续的生活方式被缩减为以下5个因素: 自我满意度, 家庭定位, 健康问题, 环境问题和自愿的服务. 这是三个群体中健康可持续的生活方式的最显著的差异. 转售集团和捐赠组表现出在健康可持续的生活方式上的相同倾向, 同时, 不回收集团在生活方式方面呈现最低的平均值. 转售和捐赠团体自称享受和满意这种生活和消费方式, 并且能够利用空余的时间陪伴家人. 另外, 这两组的人关心健康和有机食品, 并试图保护能源和资源. 对服装消费的价值观产生主要影响的三个因素是: 个人价值, 社会价值和实用价值. 因素的方差测试表明转售集团和其他两组之间的因素差异最大. 转售集团相比其他价值更关注个人价值和社会价值. 相比之下, 非回收集团比捐赠集团更关注高层次的社会价值. 比较购买环保产品的意愿上, 转售集团表现出最高的购买A类产品的意愿. 另一方面, 捐赠集团则在小市场中表现出购买B类产品的最高意愿. 此外, 平均分数表明, 购买韩国的产品(B类产品)相比购买美国的产品(A类产品)更合韩国人的心意. 多元线性回归分析法确定了对环保产品的购买的意愿对制造业产品属性的影响. 产品的设计, 价格, 贡献, 对环境的保护, 价格, 兼容性是影响转售集团的显著因素, 另外, 以及对自身形象的影响是捐赠团体的重要因素. 对于非回收集团来说, 设计, 价格等因素是相同的, 自我的形象,对环保运动的贡献, 和环境保护也是很重要的. 而价格因素具有显著性的共通性. 对于B类产品来说, 设计, 合理的价格, 形象等因素是同等的重要, 但是不同的组对购买的特征和意愿有不同的倾向. 健康可持续的生活方式以及服装消费的意向对购买A类产品和B类产品的影响同样被我们所关注. 实际操作者的健康状况和个人价值都是影响购买意愿的重要因素; 然而, 在这三个群体中说服的力度都很低. 结果表明, 分类出来的每组处理服装的行为, 显示着不同服装产品的属性, 个人价值, 和实践者的特点, 这些都影响了他们的购买环保产品的意愿, 结果会使生态保护者提出并组织更合理的生态设计的战略决策.

Insulin-like Growth Factor Systems의 생식기능에서의 역할;자궁편 (Roles of the Insulin-like Growth Factor System in the Reproductive Function;Uterine Connection)

  • 이철영
    • Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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    • 제23권3호
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    • pp.247-268
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    • 1996
  • 여포와 난포의 성숙, 배란과 착상, 임신의 유지와 태아의 성장 발달, 분만 및 유선발육과 비유 등 일련의 생식현상에서 있어서 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용이 중추적인 역할을 한다는 사실은 오래 전부터 알려져왔다. 그러나 이러한 일련의 현상에 고전적인 호르몬 외에도 다수의 성장인자가 관여되고 있음이 최근의 연구 결과 밝혀지고 있다. 생식기관에서 성장인자들은 대부분 autocrine/paracrine mode로 작용하여, 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용을 매개하거나 이들 호르몬 등과 교호적인 작용(synergy)을 한다. 생식기관 내 insulin-like growth factor(IGF) system은 최근 가장 활발히 연구된 분야 중의 하나로 생식현상의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하고 있음이 밝혀졌다. 본 지면에서는 IGF system에 관한 개괄적인 정보를 소개하고 현재까지 보고된 intrauterine IGF system에 관한 연구를 요약하고자 한다. IGF family는 IGF-I과 IGF-II ligands, 두종류의 IGF receptors(수용체), 그리고 지금까지 발견된 6종류의 IGF-binding proteins(IGFBPs)로 이루어져 있다. IGF-I과 IGF-II는 proinsulin과 상동한 구조를 가진 peptide로서 포도당과 아미노산 운반을 자극하는 등 insulin과 유사한 작용을 한다. 이 외에도 IGFs는 세포분열촉진제(mitogens)로서 여러 형태의 세포에 걸쳐 세포증식을 자극하고, 세포의 분화(differentiation)과 세포기능의 발현에 관여한다. IGFs는 간과 주로 messenchymal cells에서 발현되어 endocrine mode는 물론 autocrine/paracrine mode로 거의 모든 조직에 작용한다. IGF 수용체는 두종류가 알려져 있는데 type I IGF receptor는 tyrosine kinase로서 IGF-I과 IGF-II에 공히 high-affinity를 나타내고, 상기한 대부분의 IGFs의 작용을 매개한다. Type II IGF receptor 혹은 IGF-II/mannose-6-phosphate receptor는 두개의 서로 다른 binding sites를 가지고 있는데 IGF-II binding site는 IGF-II에만 high-affinity를 나타낸다. Type II IGF receptor의 주요 역할은 IGF-II를 lysosomal targeting하여 ligand를 파괴하는데 있다. 체액 속의 IGFs는 대부분 IGFBP에 결합되어 있다. IGFBPs는 IGF의 저장/운반체 혹은 IGF 작용을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 개개 IGFBP의 역할에 대해서는 지극히 제한된 정보만이 알려져 있다. IGFBPs의 IGF ligands에의 affinity는 IGF receptors의 IGFs에의 affinity보다 크기 때문에 대부분의 in vitro 상황 하에서 IGFBPs는 IGF 작용을 억제한다. IGFBP에 결합되어 있는 IGF가 어떤 기작에 의해 IGFBP로부터 분리되어 IGF receptor에 도달하는지는 알려지지 않고 있으나, 혈액과 조직액에 들어있는 불특정 IGFBP protease activity는 IGF의 방출과정에서 일역을 하는 것으로 믿어지고 있다. 최근 연구보고에 의하면 특정 in vitro 상황 하에서 IGFBP-1, -3, -5 등은 IGF와 무관한 작용도 있다는 증빙이 있어 IGF system의 또 다른 차원을 예고하고 있다. IGF family members의 mRNAs & proteins는 영장류, 설치류 및 가축의 자궁조직과 수태물(conceptus)에서 발현되어 자궁과 태아의 성장 발달에 중요한 역할을 한다. 자궁조직의 IGF system의 발현은 성선호르몬, 국소 생리조절인자 등에 의해 발현시기와 장소의 특이성이 결정되며, 발현된 IGFs와 IGFBPs는 autocrine/paracrine mode로 자궁조직에 작용하기도 하고, 자궁강에 분비되어 수태물의 성장 발달에 관여한다. 착상을 전후하여 수태물에서도 IGF system이 발현되는데 개개 IGF family member의 발현 시기는 모체로부터 유래된 mRNA의 유무, 수태물 자체의 genetic programming, 모체와의 상호작용 등에 의해 결정되고, IGFs의 작용 부위 역시 시간(생리적 상태)과 장소의 특이성이 있다. 이와같이 conceptus IGF system의 발현이 시간적, 공간적으로 조절되고있다는 사실은 IGFs가 수태물의 성장 발달에 일역을 한다는 가설을 간접적으로 지지해 준다. 자궁조직과 수태물에서 발현된 IGFs는 세포의 증식과 분화, 포도당과 아미노산의 운반과 단백질합성, placental lactogen과 prolactin 등과 같은 유선자극호르몬의 생성을 자극하고 스테로이드 호르몬의 합성에도 관여한다. 태아의 성장 발달에 있어서 IGFs의 역할은 embryo의 IGF-I, IGF-II, 혹은 IGF receptor gene을 homologous recombination technique에 의해 파괴(gene targeting)하여을 때의 결과로써 입증되었다. 생쥐의 IGF and/or IGF-II gene 혹은 IGF receptor gene을 파괴했을 때 출생 전후 모두 성장 발달이 지연되며 출생시 무게는 정상치의 30-60% 수준에 머물고, 특히 type I IGF receptor gene 혹은 IGF-I과 IGF-II genes를 모두 파괴했을 경우에는 출생 후 곧 치사한다. 자궁 내의 IGFBPs는 IGF ligands를 자궁 내에 제한시키거나 IGFs의 receptor binding을 억제하는 negative regulators 역할을 하는 것으로 믿어지고 있다. 그러나 영장류의 자궁에서 IGFBP-I과 같은 특정 IGFBP는 IGFs보다 월등히 많은 양이 발현 분비되고 있는 것으로 추산되고 있으며, 또한 이 단백질은 모체탈락막세포에서 분비되는 주요 단백질 중의 하나라는 점을 감안할 때 IGFBP-I이 IGF과 무관한 작용이 있을 가능성도 배제할 수 없다. 따라서 IGFBPs의 역할 규명은 IGF system을 이해하는데 중요한 부분을 차지하고 있어 향후 이 분야의 연구에 많은 기대와 촛점이 모여지고 있다.

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산지채석업체(山地採石業體)의 경영실태(經營實態) 및 적정규모설정(適正規模設定) -골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)와 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 비교(比較) 분석(分析)- (Analysis of Management Status and Optimum Production Scale of Quarrying Firms in Korea -Comparative Analysis of Aggregate and Building-Stone Quarrying Firms-)

  • 정하현;조응혁
    • 한국산림과학회지
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    • 제80권1호
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    • pp.72-81
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    • 1991
  • 본(本) 연구(硏究)는 우리나라 채석업체(採石業體)의 경영개선(經營改善)을 위한 기초자료(基礎資料)를 제공(提供)할 목적(目的)으로 실시(實施)되었다. 이를 위하여 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體) 30개소(個所)와 건축용(建築用) 채석업체(採石業體) 46개소(個所)의 경영실태(經營實態)와 경영성과(經營成果), 생산요소(生産要素) 투입(投入)의 경제성(經劑性), 적정규모(適正規模) 등을 분석(分析)하였으며, 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)와 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 경영주(經營主) 연령(年齡) 40재(才) 이상(以上)이 각각(各各) 97%, 89.1% 이었고, 고졸이상(高卒以上) 학력(學歷) 소지자(所持者)가 각각(各各) 90%, 85% 이었다. 또한, 경력면(經歷面)에서 10년(年) 이하(以下)의 경영주(經營主)는 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)에서 70%, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)에서 52% 이었다. 따라서, 두 채석업체(採石業體)에 대한 경영주(經營主)의 대부분(大部分)은 고령(高齡), 고학력(高學歷) 소지자(所持者)이며, 경력면(經歷面)에서는 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)가 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)보다 다소 낮게 나타났다. 2. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)에 대한 경영조직(經營組織)의 형태(形態)는 회사법인(會社法人)이 60%로 많은 반면(反面), 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)는 개인업체(個人業體)가 76%로 많게 나타났다. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 허가면적(許可面積)은 약(約) 2.86ha, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)는 1.66ha으로 나타났다. 여기에서, 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)가 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)보다 큰 규모(規模)로 경영(經營)되고 있음을 알 수 있다. 3. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 연평균(年平均) 채석량(採石量)은 1985년(年)의 $88.961m^3$에서 1988년(年)의 $144.028m^3$로 증가(增加)하여 안정(安定)된 상태(狀態)에서 경영(經營)되고 있다. 반면(反面)에, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 경우는 1985년(年)에 $4.155m^3$이었던 것이 1987년(年)에는 $19.462m^3$으로 크게 증가(增加)하였으나, 1988년(年)에는 $13.400m^3$으로 감소(減少)하였다. 즉, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)는 다소 불안정(不安定)한 상태(狀態)에서 경영(經營)되고 있으므로 정부(政府)의 지속적(持續的)인 육성책(育成策)이 필요(必要)하다. 4. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)에서 높은 비율(比率)을 차지하고 있는 비용항목(費用項目)은 장비화석료(裝備貨惜料), 감가상각비(減價償却費), 연간급여액(年間給與額), 수리유지비(修理維持費)등으로 나타났다. 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)는 연간급여액(年間給與額), 감가상각비(減價償却費), 연료비(燃料費), 납부세액(納付稅額) 등의 순(順)으로 나타났다. 연간(年間) 이익율(利益率)은 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)가 9.7%, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)가 2.6%로서 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)가 보다 유리(有利)하게 경영(經營)됨을 알 수 있다. 5. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 생산탄력성(生産彈力性)은 종업원(從業員)이 0.559, 유동비(流動費)가 0.513, 자본용역(資本用役)이 0.185로 나타났으며, 계수(係數)의 합계(合計)가 1.257>1로 나타났다. 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 생산탄력성(生産彈力性)은 종업원(從業員)이 0.492, 유동비(流動費)가 0.192, 자본용역(資本用役)이 0.498로서 계수(係數)의 합계(合計)가 1.172>1로 나타났다. 따라서, 두 업체(業體) 모두 생산규모(生産規模) 확대(擴大)의 경제성(經劑性)이 존재(存在)한다. 6. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 한계가치(限界價値) 생산액(生産額)에 대한 기회비용(機會費用)의 비율(比率)은 종업원(從業員)이 2.54, 유동비(流動費)가 3.62, 자본용역(資本用役)이 1.45로 나타났다. 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)는 종업원(從業員)이 2.47, 유동비(流動費)가 2.34, 자본용역(資本用役)이 19.67으로 니타났다. 따라서, 생산증대(生産增大)를 위한 결정적(決定的) 요인(要因)은 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 경우에는 유동비(流動費)와 종업원(從業員)이고, 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 경우에는 자본용역(資本用役)으로 나타났다. 7. 골재용(骨材用) 채석업체(採石業體)의 손익분기점(損益分岐點)에 의한 매출액(賣出額)은 약(約) 5.87억(億)원, 이윤극대화(利潤極大化)를 위한 최적매출규모(最適賣出規模)는 약(約) 20억(億)원으로 나타났다. 건축용(建築用) 채석업체(採石業體)의 손익분기점(損益分岐點) 매출액(賣出額)은 2.2억(億)원, 이윤극대화(利潤極大化)를 위한 매출규모(賣出規模)는 약(約) 5억(億)원으로 나타났다.

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한정된 O-D조사자료를 이용한 주 전체의 트럭교통예측방법 개발 (DEVELOPMENT OF STATEWIDE TRUCK TRAFFIC FORECASTING METHOD BY USING LIMITED O-D SURVEY DATA)

  • 박만배
    • 대한교통학회:학술대회논문집
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    • 대한교통학회 1995년도 제27회 학술발표회
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    • pp.101-113
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    • 1995
  • The objective of this research is to test the feasibility of developing a statewide truck traffic forecasting methodology for Wisconsin by using Origin-Destination surveys, traffic counts, classification counts, and other data that are routinely collected by the Wisconsin Department of Transportation (WisDOT). Development of a feasible model will permit estimation of future truck traffic for every major link in the network. This will provide the basis for improved estimation of future pavement deterioration. Pavement damage rises exponentially as axle weight increases, and trucks are responsible for most of the traffic-induced damage to pavement. Consequently, forecasts of truck traffic are critical to pavement management systems. The pavement Management Decision Supporting System (PMDSS) prepared by WisDOT in May 1990 combines pavement inventory and performance data with a knowledge base consisting of rules for evaluation, problem identification and rehabilitation recommendation. Without a r.easonable truck traffic forecasting methodology, PMDSS is not able to project pavement performance trends in order to make assessment and recommendations in the future years. However, none of WisDOT's existing forecasting methodologies has been designed specifically for predicting truck movements on a statewide highway network. For this research, the Origin-Destination survey data avaiiable from WisDOT, including two stateline areas, one county, and five cities, are analyzed and the zone-to'||'&'||'not;zone truck trip tables are developed. The resulting Origin-Destination Trip Length Frequency (00 TLF) distributions by trip type are applied to the Gravity Model (GM) for comparison with comparable TLFs from the GM. The gravity model is calibrated to obtain friction factor curves for the three trip types, Internal-Internal (I-I), Internal-External (I-E), and External-External (E-E). ~oth "macro-scale" calibration and "micro-scale" calibration are performed. The comparison of the statewide GM TLF with the 00 TLF for the macro-scale calibration does not provide suitable results because the available 00 survey data do not represent an unbiased sample of statewide truck trips. For the "micro-scale" calibration, "partial" GM trip tables that correspond to the 00 survey trip tables are extracted from the full statewide GM trip table. These "partial" GM trip tables are then merged and a partial GM TLF is created. The GM friction factor curves are adjusted until the partial GM TLF matches the 00 TLF. Three friction factor curves, one for each trip type, resulting from the micro-scale calibration produce a reasonable GM truck trip model. A key methodological issue for GM. calibration involves the use of multiple friction factor curves versus a single friction factor curve for each trip type in order to estimate truck trips with reasonable accuracy. A single friction factor curve for each of the three trip types was found to reproduce the 00 TLFs from the calibration data base. Given the very limited trip generation data available for this research, additional refinement of the gravity model using multiple mction factor curves for each trip type was not warranted. In the traditional urban transportation planning studies, the zonal trip productions and attractions and region-wide OD TLFs are available. However, for this research, the information available for the development .of the GM model is limited to Ground Counts (GC) and a limited set ofOD TLFs. The GM is calibrated using the limited OD data, but the OD data are not adequate to obtain good estimates of truck trip productions and attractions .. Consequently, zonal productions and attractions are estimated using zonal population as a first approximation. Then, Selected Link based (SELINK) analyses are used to adjust the productions and attractions and possibly recalibrate the GM. The SELINK adjustment process involves identifying the origins and destinations of all truck trips that are assigned to a specified "selected link" as the result of a standard traffic assignment. A link adjustment factor is computed as the ratio of the actual volume for the link (ground count) to the total assigned volume. This link adjustment factor is then applied to all of the origin and destination zones of the trips using that "selected link". Selected link based analyses are conducted by using both 16 selected links and 32 selected links. The result of SELINK analysis by u~ing 32 selected links provides the least %RMSE in the screenline volume analysis. In addition, the stability of the GM truck estimating model is preserved by using 32 selected links with three SELINK adjustments, that is, the GM remains calibrated despite substantial changes in the input productions and attractions. The coverage of zones provided by 32 selected links is satisfactory. Increasing the number of repetitions beyond four is not reasonable because the stability of GM model in reproducing the OD TLF reaches its limits. The total volume of truck traffic captured by 32 selected links is 107% of total trip productions. But more importantly, ~ELINK adjustment factors for all of the zones can be computed. Evaluation of the travel demand model resulting from the SELINK adjustments is conducted by using screenline volume analysis, functional class and route specific volume analysis, area specific volume analysis, production and attraction analysis, and Vehicle Miles of Travel (VMT) analysis. Screenline volume analysis by using four screenlines with 28 check points are used for evaluation of the adequacy of the overall model. The total trucks crossing the screenlines are compared to the ground count totals. L V/GC ratios of 0.958 by using 32 selected links and 1.001 by using 16 selected links are obtained. The %RM:SE for the four screenlines is inversely proportional to the average ground count totals by screenline .. The magnitude of %RM:SE for the four screenlines resulting from the fourth and last GM run by using 32 and 16 selected links is 22% and 31 % respectively. These results are similar to the overall %RMSE achieved for the 32 and 16 selected links themselves of 19% and 33% respectively. This implies that the SELINICanalysis results are reasonable for all sections of the state.Functional class and route specific volume analysis is possible by using the available 154 classification count check points. The truck traffic crossing the Interstate highways (ISH) with 37 check points, the US highways (USH) with 50 check points, and the State highways (STH) with 67 check points is compared to the actual ground count totals. The magnitude of the overall link volume to ground count ratio by route does not provide any specific pattern of over or underestimate. However, the %R11SE for the ISH shows the least value while that for the STH shows the largest value. This pattern is consistent with the screenline analysis and the overall relationship between %RMSE and ground count volume groups. Area specific volume analysis provides another broad statewide measure of the performance of the overall model. The truck traffic in the North area with 26 check points, the West area with 36 check points, the East area with 29 check points, and the South area with 64 check points are compared to the actual ground count totals. The four areas show similar results. No specific patterns in the L V/GC ratio by area are found. In addition, the %RMSE is computed for each of the four areas. The %RMSEs for the North, West, East, and South areas are 92%, 49%, 27%, and 35% respectively, whereas, the average ground counts are 481, 1383, 1532, and 3154 respectively. As for the screenline and volume range analyses, the %RMSE is inversely related to average link volume. 'The SELINK adjustments of productions and attractions resulted in a very substantial reduction in the total in-state zonal productions and attractions. The initial in-state zonal trip generation model can now be revised with a new trip production's trip rate (total adjusted productions/total population) and a new trip attraction's trip rate. Revised zonal production and attraction adjustment factors can then be developed that only reflect the impact of the SELINK adjustments that cause mcreases or , decreases from the revised zonal estimate of productions and attractions. Analysis of the revised production adjustment factors is conducted by plotting the factors on the state map. The east area of the state including the counties of Brown, Outagamie, Shawano, Wmnebago, Fond du Lac, Marathon shows comparatively large values of the revised adjustment factors. Overall, both small and large values of the revised adjustment factors are scattered around Wisconsin. This suggests that more independent variables beyond just 226; population are needed for the development of the heavy truck trip generation model. More independent variables including zonal employment data (office employees and manufacturing employees) by industry type, zonal private trucks 226; owned and zonal income data which are not available currently should be considered. A plot of frequency distribution of the in-state zones as a function of the revised production and attraction adjustment factors shows the overall " adjustment resulting from the SELINK analysis process. Overall, the revised SELINK adjustments show that the productions for many zones are reduced by, a factor of 0.5 to 0.8 while the productions for ~ relatively few zones are increased by factors from 1.1 to 4 with most of the factors in the 3.0 range. No obvious explanation for the frequency distribution could be found. The revised SELINK adjustments overall appear to be reasonable. The heavy truck VMT analysis is conducted by comparing the 1990 heavy truck VMT that is forecasted by the GM truck forecasting model, 2.975 billions, with the WisDOT computed data. This gives an estimate that is 18.3% less than the WisDOT computation of 3.642 billions of VMT. The WisDOT estimates are based on the sampling the link volumes for USH, 8TH, and CTH. This implies potential error in sampling the average link volume. The WisDOT estimate of heavy truck VMT cannot be tabulated by the three trip types, I-I, I-E ('||'&'||'pound;-I), and E-E. In contrast, the GM forecasting model shows that the proportion ofE-E VMT out of total VMT is 21.24%. In addition, tabulation of heavy truck VMT by route functional class shows that the proportion of truck traffic traversing the freeways and expressways is 76.5%. Only 14.1% of total freeway truck traffic is I-I trips, while 80% of total collector truck traffic is I-I trips. This implies that freeways are traversed mainly by I-E and E-E truck traffic while collectors are used mainly by I-I truck traffic. Other tabulations such as average heavy truck speed by trip type, average travel distance by trip type and the VMT distribution by trip type, route functional class and travel speed are useful information for highway planners to understand the characteristics of statewide heavy truck trip patternS. Heavy truck volumes for the target year 2010 are forecasted by using the GM truck forecasting model. Four scenarios are used. Fo~ better forecasting, ground count- based segment adjustment factors are developed and applied. ISH 90 '||'&'||' 94 and USH 41 are used as example routes. The forecasting results by using the ground count-based segment adjustment factors are satisfactory for long range planning purposes, but additional ground counts would be useful for USH 41. Sensitivity analysis provides estimates of the impacts of the alternative growth rates including information about changes in the trip types using key routes. The network'||'&'||'not;based GMcan easily model scenarios with different rates of growth in rural versus . . urban areas, small versus large cities, and in-state zones versus external stations. cities, and in-state zones versus external stations.

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국유림경영(國有林經營)의 합리화(合理化)에 관(關)한 연구(硏究) (A Study on Rationalization of National Forest Management in Korea)

  • 최규련
    • 한국산림과학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.1-44
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    • 1973
  • 국유림경영(國有林經營)은 어느 나라를 막론(莫論)하고 그 사명(使命)과 경영목적(經營目的)으로 봐서 중요시(重要視)되고 있다. 한국(韓國)의 국유림(國有林)도 또한 한국경제(韓國經濟)의 비약적(飛躍的)인 발전(發展)에 따라 목림수요(木林需要)의 계속적(繼續的)인 증가(增加)로 국가적(國家的)인 사명(使命)과 산업경제적(產業經濟的)으로 더욱 중요(重要)한 위치(位置)에 놓이게 되었다. 그러나 지금(只今)까지 한국임정(韓國林政)의 주요목표(主要目標)가 산림자원(山林資源)의 보존(保存)과 국토보전기능(國土保全機能)의 회복(回復)에만 급급(汲汲)한 나머지 임업(林業)의 경제생산성(經濟生產性)을 높이는 산업정책적의의(產業政策的意義)가 적었음을 우리는 부인(否認)할 수 없다. 그리하여 한국(韓國)의 임업(林業)도 한국경제구조중(韓國經濟構造中)의 일환(一環)으로서 산업적(產業的)으로 발전(發展)시킬 필요(必要)에 직면(直面)하게 되어 국유림(國有林)도 합리적(合理的)인 산림시업(山林施業)에 기초(基礎)를 둔 산림생산력(山林生產力)의 증강(增强)이 절실(切實)하게 되었고, 그렇게 하므로써 결과적(結果的)으로 우수(優秀)한 산림(山林)이 조성(造成)되어 자연(自然), 산림(山林)의 국토보전기능(國土保全機能) 기타(其他)의 공익적기능(公益的機能)도 발휘(發揮)될 수 있을 것으로 본다. 한국(韓國)의 국유림(國有林)은 1908년(年) 임적계출시(林籍屆出時)의 역사적(歷史的) 소산(所產)으로서 그 후(後) 국토보존(國土保存)과 산림경영(山林經營) 학술연구(學術硏究) 기타(其他) 공익상(公益上) 국유(國有)로 보존(保存)할 필요(必要)가 있는 요존림(要存林)과 이에 속(屬)하지 않는 부요존림(不要存林)으로 구분(區分)하고 요존국유림중(要存國有林中) 국가(國家)가 직접(直接) 임업경영(林業經營)을 목적(目的)으로 하는 산림(山林)은 3개영림서(個營林署)에서 관리(管理)하고 있으며 기타(其他)는 각시도(各市道) 및 타부처소관(他部處所管)으로 되어있는데 국유림(國有林)은 1971년말현재(年末現在) 전국산림면적(全國山林面積)의 19.5%(1,297,708 ha)를 점(占)하고 있으나 임목축적(林木蓄積)은 전국산림총축적량(全國山林總蓄積量)의 50.1%($35,406,079m^3$)를 점(占)하고 연간(年間) 국내용재생산량(國內用材生產量)의 23.6%($205,959m^3$)를 생산(生產)하고 있는 사실(事實)은 한국임업(韓國林業)에 있어 국유림(國有林)이 점(占)하고 있는 지위(地位)가 중요시(重要視)되고 있는 이유(理由)이다. 따라서 국유림경영(國有林經營)의 성패(成敗)는 한국임업(韓國林業)의 성쇠(盛衰)를 좌우(左右)한다고 단언(斷言)할 수도 있을 것이다. 산림(山林)이 가진 모든 기능(機能)이 가 중요(重要)하지만 특(特)히 목재생산(木材生產)은 한국(韓國)과 같이 매년(每年) 막대(莫大)한 외재도입(外材導入)(1971년도(年度)는 $3,756,000m^3$ 도입(導入)에 160,995,000불(弗) 지출(支出))을 필요(必要)로 하는 임업실정(林業實情)임에 비춰 더욱 중요시(重要視)되고 이에 대처(對處)하기 위(爲)한 산림생산력(山林生產力)의 증강(增强)은 시급(時急)한 과제(課題)인 것이다. 그러나 임업생산(林業生產)은 장기생산(長期生產)이기 때문에 경제발전(經濟發展)에 따른 급격(急激)한 목재수요(木材需要)의 증가(增加)에 직시(直時) 대처(對處)하기 어려우므로 장기적(長期的)인 전망(展望)밑에 자금(資金)과 기술(技術)을 효과적(効果的)으로 투입(投入)하고 국유림경영(國有林經營)을 합리화(合理化)하고 능률화(能率化)하여 생산력증강(生產力增强)을 기(期)하여야 할 것이다. 한국(韓國)의 국유림사업(國有林事業)에는 기술적(技術的) 재정적(財政的)인 애로(隘路)와 인건비(人件費)의 증대(增大) 노임(勞賃)의 상승(上昇) 행정제경비(行政諸經費)의 증가등(增加等) 많은 난관(難關)이 가로놓여있다 하겠으나 앞으로의 국유림(國有林)의 발전여부(發展與否)는 사회(社會) 경제(經濟)의 발전(發展)에 적응(適應)한 기술(技術)과 경영방식(經營方式)을 채용(採用)할 수 있느냐 없느냐에 달려있다고 본다. 이러한 관점(觀點)에서 본조사연구(本調査硏究)에서는 한국(韓國)의 국유림경영(國有林經營)의 실태(實態)를 파악분석(把握分析)하고 불합리(不合理)한 문제점(問題點)들을 찾아서 정책적(政策的) 기술적(技術的) 재정적면(財政的面)에서 개선(改善)할 수 있도록 하는데에 본연구(本硏究)의 목적(目的)이 있다. 본논문작성(本論文作成)에 있어 국유림(國有林)의 각종통계(各種統計)는 산림청(山林廳)이 1971년말현재(年末現在) 산림기본통계(山林基本統計) 및 1973년도(年度) 산림사업실적통계(山林事業實績統計)에 의거(依據)하였고 기타(其他)는 현지영림서(現地營林署)에서 얻은 자료(資料)를 인용(引用)하였다. 논자(論者)는 본연구결과(本硏究結果) 다음과 같은 국유림개선방안(國有林改善方案)을 제시(提示)코저 한다. 1) 국유림조직기구(國有林組織機構)에 있어 영림서(營林署)의 증설(增設)로 집약적(集約的)안 국유림경영(國有林經營)을 도모(圖謀)하고 경영계획계(經營計劃係)를 과기구(課機構)로 강화(强化)한다. 2) 보호직원(保護職員)의 증원(增員)으로 1인당책임구역면적(人當責任區域面積)을 1,000~2,000ha 정도(程度)로 축소(縮小)시킨다. 3) 국유림경영(國有林經營) 일선책임자(一線責任者)인 영림서장(營林署長)의 빈번(頻繁)한 인사이동(人事異動)으로 일관성(一貫性)있는 경영계획실행(經營計劃實行)에 차질(蹉跌)을 가져오지 않도록 한다. 4) 경영계획업무(經營計劃業務)에 있어 부실(不實)한 계획(計劃)이 되지 않도록 충분(充分)한 예산(豫算)과 인원(人員)을 배정(配定)하여 기초적(基礎的)인 조사(調査)를 면밀(綿密)히 한다. 5) 1영림서(營林署) 1사업구원칙(事業區原則)을 현실(現實)시키고 1사업구면적(事業區面積)은 평균(平均) 2만(萬) ha 이하(以下)로 한다. 6) 장기차입금(長期借入金)으로 조속(早速)히 미립목지(未立木地)를 입목지화(立木地化)하고 활엽수림(濶葉樹林)의 수종갱신(樹種更新)과 활엽수림(濶葉樹林)의 이용방도(利用方途)를 개발(開發)한다. 7) 조림(造林) 및 양묘사업(養苗事業)의 기계화(機械化) 약제화(藥劑化) 방안(方案)을 강구(講究)하고 실천(實踐)하므로써 노동력(勞動力) 부족(不足)에 대비(對備)한다. 8) 보호사업(保護事業)에 있어 산화피해율(山火被害率)이 외국(外國)에 비(比)하여 막대(莫大) 하므로 제도변(制度面)이나 장비면(裝備面)에서 개선(改善)되어야 하고 방화선(防火線)의 설치(設置) 및 유지(維持)에 필요(必要)한 최소한도(最小限度)의 예산(豫算)을 확보(確保)한다. 9) 제품생산사업(製品生產事業)을 강화(强化)하고 생산(生產) 가공(加工) 유통(流通)을 계열화(系列化)하여 지원민(地元民)에게 경제적혜택(經濟的惠澤)을 준다. 10) 임도망(林道網)의 시설정비(施設整備)와 치산사업(治山事業)은 국유림자체(國有林自體)의 개발(開發)을 위(爲)해서나 지방개발(地方開發)을 위(爲)해서 필요(必要)하므로 일반회계(一般會計)의 부담(負擔)으로 추진(推進)한다. 11) 임업(林業)의 기계화(機械化)는 목재수요(木材需要)의 증대(增大)와 노력부족(勞力不足)에 따라 필연적(必然的)이므로 가계도입(機械導入) 및 국산화(國產化), 사용자(使用者)의 양성(養成) 및 기계관리(機械管理)에 만전(萬全)을 기(期)한다. 12) 노무사정(勞務事情)은 악화(惡化)할 것이 예견(豫見)되므로 임업노동자(林業勞動者)의 확보(確保) 및 복리후생대책(福利厚生對策)을 수립(樹立)한다. 13) 경제변동(經濟變動)에 따른 수지악화시(收支惡化時)에도 일정규모(一定規模)의 지출(支出)을 보장(保障)하기 위(爲)하여 잉여금(剩餘金)의 일부(一部)은 기금(基金)으로 확보(確保)하고 나머지는 확대조림(擴大造林) 임도사업등(林道事業等) 선행투자사업(先行投資事業)에 사용(使用)한다.

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