본 프로젝트는 2020년도 공공자전거 신규 입지 선정을 위해 서울시 자전거정책과로부터 데이터를 제공받았다.
지리정보체계(GIS) 데이터를 이용하여 대여소 주변의 특성을 추출하였고 이를 이용해 모형을 학습한 뒤 대여소 후보지의 예측 수요량을 구하였다.
지형과 건물과 관련된 데이터를 조금 더 유연하게 다루기 위해 QGIS라는 툴을 처음으로 사용해 보았다.
실제 프로젝트의 내용 중 직접 참여한 부분만을 작성하였다.
분석에 사용한 데이터는 공공자전거, 대중교통, 인구, 지형지물 데이터로 구분되며, 이때, 지하철역 위치 데이터와 지형지물 데이터는 모두 폴리곤 형태의 GIS 데이터이다.
https://apption.co/embeds/efl913
이 외에도 공원의 모양과 지하철역의 모양/지하철역 출입구 데이터를 이용하였는데, 정확한 데이터를 얻을 수 없어 다른 학생들과 QGIS 에서 직접 그림을 그려 이용하였다.
GIS 데이터를 기반으로 주요 시설물의 특성에 따라 다음과 같이 구분하였다.
주거 유형 건물: 주거건물(아파트, 오피스텔, 기숙사), 기타주거건물(단독주택, 연립주택 등)
시설물: 지하철역, 자전거 도로, 공공구역, 문화구역, 관광구역, 교육구역, 상업구역, 의료구역, 주차구역, 체육시설구역, 하천구역 등
인구: 주거인구, 유동인구
주거인구: 주거인구의 경우 50m$\times$50m 셀 단위로 제공된 데이터를 구할 수 있었다.
유동인구: 생활인구 데이터와 건축물 연면적(건축물 층별 바닥 면적의 합) 데이터를 이용하여, 다음의 식을 통해 대여소 반경 200m 내의 $j$ 연령대 유동인구 $F_j$를 계산하였다.
$$ \normalsize{F_j = \sum_{(l,k)\in P}(\frac{GFA_k}{\sum_{k\in G_l}GFA_k}\cdot \frac{1}{|D|}\sum_{i\in D}\sum_{t\in H}|L^l_{t+1, i, j} - L^l_{t,i,j}|), \quad j \in A, k\in G_l.} $$
이때, $\footnotesize{D}$는 날짜, $\footnotesize{H\in \{0,1,...,23\}}$는 시간대, $\footnotesize{A\in \{10대 미만, 10}대,...,70대이상\}$는 연령대, $\footnotesize{G_l}$ 은 $\footnotesize{l}$집계구에 속한 건물들의 집합을, $\footnotesize{L_{t,i,j}}$는 $\footnotesize{l}$집계구 $\footnotesize{i}$날짜, $\footnotesize{t}$시간, $\footnotesize{j}$연령대의 생활인구를, $\footnotesize{P = \{(l, k)\mid \text{대여소 반경 200m 내에 속하는 } l \text{집계구 } k\text{번째 건물}\}}$을 의미함.
Note: 유동인구가 직접 제공되는 데이터를 쉽게 구할 수 없어 생활인구로부터 유동인구를 추정하였다. 여기서 유동인구는 집계구 단위로 주어졌지만 이를 자전거대여소의 특성으로 유의미하고 효율적으로 녹이기 위해 위와 같은 아이디어를 제시하였다.
경사도
각 대여소별 평균 경사도를 구하기 위해 서울시를 작은 셀로 나누어 경사도를 벡터화하는 것이 필요하였고, 이를 제공하는 데이터가 존재하지 않아 수치표고모형을 사용하였다.

좌측그림은 수치표고모형을 서울시에 나타낸 그림이고, 우측그림은 QGIS를 이용해 수치표고 모형을 이용하여 각 셀에 대한 고도 변화율을 통해 픽셀 크기의 경사도를 산출한 그림이다.
Note: QGIS를 다루는데 미숙하여 이 부분이 굉장히 어려웠으나 수치표고모형의 Raster 형식의 데이터를 이용하면 경사도로의 직접적인 변환이 가능하였다.
주변 시설물 및 구역과의 거리
$Dist(S^i, F) = \min_j \sqrt{(S^i_x-F^j_x)\cdot(S^i_y - F^j_y) }.$
이때 $S^i$는 $i$번째 대여소의 위치이며, $F$는 시설물및 구역들의 위치들이고, $x, y$는 각각의 위, 경도를 나타낸다. 각 종류의 시설물및 구역 별로 대여소와 가장 가까운 거리를 측정하여 이를 특성으로 사용하였다.

반경 내 주거 면적
$\sum_{b\in B} H_b, \quad b\in B.$
이때 $B$는 대여소 반경 200 m내에 위치한 건물들을, $H_{b\in B}$는 대여소 반경 200 m 내에 위치하는 $b$ (기타) 주거건물의 면적을 의미한다.
