거리 마찰

Friction of distance

거리 마찰은 물리적인 노력, 에너지, 시간 및/또는 다른 자원의 지출의 형태로 어떤 형태의 비용이 발생하며, 이러한 비용은 이동 거리에 비례한다는 지리학의 핵심 원칙이다. 따라서 이 비용은 고전 역학에서 움직임에 대한 마찰의 효과와 유사하며(그러나 직접 관련되지는 않음) 움직임에 대한 저항이다.[1] 이후 거리 최소화에 대한 선호와 그것의 비용은 경제적 집중에서 야생동물 이동에 이르는 광범위한 지리적 패턴과 토블러의 제1법칙, 네트워크 라우팅, 비용 거리 분석과 같은 공간 분석의 많은 이론과 기법의 기초가 된다. 교통과 통신기술의 발달에 따라 그 중요성(그리고 아마도 지리학의 중요성)이 낮아지고 있지만, 거리 마찰이 세계의 많은 측면과 관련이 있는 주된 원인이다.[2][3]

역사

누가 '거리의 마찰'이라는 용어를 처음 만들었는지는 알 수 없지만, 거리 기반 비용이 지리적 활동과 지리적 패턴에 미치는 영향은 19세기 초기부터 학문적 지리의 핵심 요소였다. 폰 튀넨의 고립된 국가 모델인 외부 토지 이용(1826년)은 아마도 가장 초기 지리적 이론일 가능성이 있는 것으로서, 각 유형의 상품들이 얼마나 수익적으로 생산될 수 있는지에 대한 결정요인의 하나로 다른 농산물의 운송비를 직접적으로 포함시켰다.[4] 알프레드 베버(1909)의 산업입지론과 월터 크리스탈러의 중심지론(1933)[5]도 기본적으로 여행비용을 최소화하기 위한 공간의 최적화였다.

1920년대에 이르러 사회과학자들은 중력, 특히 뉴턴의 만유인력의 법칙에서 발견되는 역제곱 법칙과 같은 물리학의 원리(좀 더 정밀하게, 그것의 수학적 공식화의 일부)를 통합하기 시작했다.[6] 지리학자들은 도시 간의 이주나 가게의 단골손님에 대한 거주지의 분포 등 장소 간의 상호작용이 이러한 거리감소를 보이는 여러 상황을 신속하게 파악했는데, 이는 이동 거리를 최소화할 수 있는 장점 때문이다. 중력 모델과 다른 거리 최적화 모델들은 1950년대의 정량적 혁명과 그에 따른 공간 분석의 상승 동안에 널리 보급되었다. 제럴드 캐로더스(1956)는 거리 효과를 개념화하기 위해 "마찰"의 유추를 명시적으로 사용한 최초의 사람 중 하나로서, 이러한 거리 최적화는 지역적 요인에 따라 효과가 다르다는 것을 인정하는 데 필요함을 시사했다.[6] Design with Nature(1969년)에 발표된 이안 맥하그는 비록 처음에 그것들을 최적화하기 위해 수학적 또는 계산적 방법을 채택하지는 않았지만, 거리 비용의 다면적인 성격을 발전시킨 사람들 중 한 명이었다.[7]

지리정보시스템 시대인 1970년대부터 기존의 근접모델과 새로운 알고리즘의 다수가 분석 도구로 자동화되어 보다 광범위한 전문가 집단에 의해 상당히 사용이 용이해졌다. 이러한 도구는 버퍼, 비용 거리 분석, 보간 및 네트워크 라우팅과 같이 결정적으로 해결될 수 있는 문제에 초점을 맞추는 경향이 있다. 거리의 마찰을 가하는 다른 문제들은 여행 판매원 문제나 클러스터 분석과 같이 훨씬 더 어려운 문제들(즉, NP-hard)이며, 이를 해결하기 위한 자동화된 도구들(대개 k-평균 군집화 같은 경험적 알고리즘을 사용함)은 GIS 소프트웨어에서 널리, 또는 최근에 와서야 이용할 수 있다.

거리 비용

그림으로, 고립된 숲이 우거진 산의 한쪽에 서 있는 등산객을 그려보자. 그들은 산의 반대편으로 여행을 가고 싶어한다. 그녀가 그곳에 가기 위해 택할 수 있는 길은 본질적으로 무한히 많다. 산봉우리 바로 위를 여행하는 것은 10미터마다 상당한 노력이 필요하다는 점에서 "비용"이다. 숲을 가로질러 10미터를 여행하는 것은 개발된 산책로나 열린 목초지를 따라 10미터를 여행하는 것보다 훨씬 더 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 산을 도는 도로를 따라 평탄한 길을 택하면 10미터마다 비용이 훨씬 저렴하지만(노력과 시간 모두) 총 비용은 훨씬 더 먼 거리에 걸쳐 누적된다. 각각의 경우, 10미터를 이동하는 데 필요한 시간 및/또는 노력의 양은 거리의 마찰을 측정하는 것이다. 최적의 경로를 결정하려면 이러한 비용의 균형을 유지해야 하며, 비용 거리 분석 기법을 사용하여 해결할 수 있다.

아주 흔한 또 다른 예로, 어떤 사람은 집에서 가장 가까운 병원까지 차를 몰고 가고 싶어한다. 도로망을 통과할 수 있는 많은 (그러나 유한한) 노선들 중에서 가장 짧은 거리를 가진 노선은 제한속도가 낮고 정차 횟수가 많은 주택가를 통과한다. 대체 노선은 인근 지역을 중심으로 우회 고속도로를 따라 달리는데, 거리가 훨씬 길고, 속도 제한이 훨씬 높고 정차 횟수가 드물다. 따라서 이 대안은 거리(이 경우, 시간)의 단위 마찰이 훨씬 낮지만, 더 큰 거리에 걸쳐 축적되어, 최적(최소 총 이동 시간)을 결정하기 위한 계산이 필요하며, 아마도 구글 지도와 같은 웹 맵에서 흔히 발견되는 네트워크 분석 알고리즘을 사용할 것이다.

거리에 비례하는 비용은 여러 가지 형태를 취할 수 있으며, 각각의 형태는 주어진 지리적 상황에서 관련될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

  • 우주 공간을 이동하는 데 필요한 자원인 여행 비용. 이것은 가장 일반적으로 시간, 에너지 또는 연료 소비량이지만, 성가신 비용과 같은 더 주관적인 비용을 포함할 수도 있다.
  • 트래픽 비용, 공간의 최적 용량을 초과하는 여행자의 총 볼륨에서 발생하는 임피던스(대개 이 경우 선형 네트워크)
  • 도로, 파이프, 케이블 등 공간 이동이 가능한 인프라 구축에 필요한 자원인 건설 비용.
  • 환경에 미치는 영향, 기반구조나 그것을 따라 이동하는 여행에 의해 자연 또는 인간 환경에 미치는 부정적인 영향. 예를 들어, 사람들은 고속도로를 건설하기 위해 파괴된 주택가나 습지의 길이를 최소화하기를 원할 것이다.

이러한 비용 중 일부는 운송 시간, 연료 소비량, 건설 비용 등 쉽게 수량화할 수 있고 측정할 수 있기 때문에 자연스럽게 최적화 알고리즘에 자신을 빌려준다. 즉, 시간 경과에 따른 변동성(예: 교통량 변화에 따른 도로망을 통한 이동 시간)이나 개별 상황의 변동성(예: 사람이 운전하기를 원하는 속도)으로 인해 예측에 상당한 불확실성이 있을 수 있다. 기타 비용은 정치적 항의나 생태학적 영향과 같은 질적 또는 주관적 성격 때문에 측정하기가 훨씬 더 어렵다. 이러한 비용들은 일반적으로 운영하기 위해 지수나 척도의 형태로 "시료 측정"을 만들어야 한다.[3]

이 모든 비용은 공간 집약적인 분야(단위 거리당 비용의 "밀도")이며 공간에 따라 다르다. 비용 분야(흔히 비용 지표면이라고 함)는 연속적이고 매끄러운 기능일 수도 있고 갑작스러운 변화가 있을 수도 있다. 이러한 비용의 변동성은 도로와 케이블 통신과 같은 제한된 네트워크뿐만 아니라 제한되지 않은(2차원 또는 3차원) 공간에서 모두 발생한다.

적용들

다수의 지리적 이론, 공간 분석 기법 및 GIS 적용은 직접 거리 마찰의 실제적 효과에 기초한다.

  • 공간 자기 상관으로 공식화된 토블러의 첫 번째 지리 법칙은 가까운 위치가 먼 위치보다 많은 면에서 유사할 가능성이 있으며, 일반적으로 그들 사이의 상호 작용이 더 큰 역사의 결과라고 말한다.
  • 중력 모델, 거리 붕괴 및 기타 공간 상호작용 모델은 거리 마찰로 인해 두 위치 사이의 거리가 증가함에 따라 감소하는 두 위치 사이의 상호작용 부피의 경향에 기초하고 있으며, 종종 많은 고유 위치의 역제곱 법칙과 유사(물리적으로가 아닌 역제곱법)을 따른다.조도와 중력과 같은 물리학의 ies.[8]
  • 경제난화는 대도시에서 기업 본사 근처에 비즈니스 서비스(광고, 금융 등)가 집중되는 등 물리적 공간에서 서로 자주 교류하는 기관들이 가깝게 이동하는 경향이다.
  • 위치 이론은 여행 비용을 최소화하여 특정 활동을 배치하기 위한 최적의 위치를 결정하기 위한 많은 이론과 기술을 포함한다. 대표적인 예로 요한 하인리히 폰 튀넨, 발터 크리스탈러, 알프레드 베버 등의 20세기 초 고전적인 이론과 위치 배분을 위한 GIS 시대의 알고리즘이 있다.
  • 네트워크 분석은 도로, 공공시설 또는 스트림과 같이 선형 네트워크나 그래프에 제약된 여행 모델링의 많은 문제와 기법을 포함한다. 이 중 다수는 두 위치 사이의 최소 비용 경로를 찾기 위한 유비쿼터스 Dijkstra의 알고리즘과 같이 이동 비용을 최소화하기 위한 최적화 문제다.
  • 비용 거리 분석, 한 분야에 따라 비용이 변화하는 제약 없는 공간을 통해 최소 비용 경로를 찾기 위한 일련의 알고리즘.[9]
  • 인간과 동물의 이주는 (거리의 마찰로 인한) 정지해 있는 장점들과 한 곳을 떠나거나 다른 곳으로 이동하도록 부추기는 '밀어내기/끌기' 요인의 균형을 맞춘 결과로 종종 보여진다.[10]
  • 공간적 확산은 시간이 지남에 따라 문화, 사상, 제도의 점진적인 확산으로, 한 곳의 만족도가 거리의 마찰을 극복하는 것이다.
  • 시간지리학은 특히 시간비용의 이동의 제약에 의해 인간의 활동이 어떻게 영향을 받는지 탐구한다.[11]

시간공간 수렴

역사적으로 대부분의 이동 유형에 대해 거리의 마찰이 매우 높아서 장거리 이동과 교호작용이 비교적 느리고 드물었다(그러나 존재하지 않는 것은 아님). 그 결과는 언어와 경제만큼이나 다양한 측면에서 나타난 강하게 국부화된 인간 지리학이었다. 철도, 자동차, 전화 등 1800년 이후 기술 진보의 가장 심오한 효과 중 하나는 장거리에서 사람, 상품, 정보를 이동시키는 비용을 획기적으로 절감하는 것이었다. 이것은 널리 확산과 통합을 이끌었고, 궁극적으로 세계화의 많은 측면을 초래했다.[12] 이렇게 거리의 마찰이 감소하는 지리적 영향을 시간공간 수렴 또는 비용공간 수렴이라고 한다.[13]

이러한 기술 중에서 통신, 특히 인터넷은 아마도 가장 심오한 영향을 끼쳤을 것이다. 케이블의 배치나 전자파 신호 에너지의 생성(일반적으로 장거리 전화 요금과 같은 방식으로 나타남)과 같은 거리 기반 정보 전송 비용이 여전히 존재하지만, 이러한 비용은 이제 너무 작아서 더 이상 거리 기반 정보에서 관리되지 않는다.m. 단, 고정된 서비스 비용(거리 기준 아님)으로 묶음.[14] 예를 들어, 이동전화 서비스의 요금 중 일부는 더 높은 장거리 서비스 비용을 부담하지만, 고객은 이를 보지 못하여 거리에 따른 통신 결정을 내리지 않는다. 무료배송의 증가는 소매업에도 비슷한 원인과 영향을 미친다.

사회 여러 측면에서 거리의 마찰을 사실상 없앤 것은 상대적 위치가 이전에 결정적인 역할을 했던 많은 업무와 더 이상 관련이 없는 '지리학의 죽음'을 초래했다는 주장이 제기됐다.[15] 이제 소매 무역, 기업 대 기업 서비스 및 일부 유형의 고용을 포함하여 거의 지역 거리만큼 지구 거리에 걸쳐 많은 상호작용을 수행하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 서비스는 이론적으로 어디에서나 동일한 비용으로 제공될 수 있다. 2020년의 COVID-19 대유행은 이러한 경향의 많은 부분을 시험하고 심지어 가속화시켰다.[16]

반대로, 다른 사람들은 삶의 다른 측면의 지리적 효과가 강화되거나, 아마도 전통적인 거리 기반 측면으로서 그것들에 대한 집중이 증가함에 따라 덜 관련이 있다고 보았다.[17] 여기에는 직접 체험해야 하는 지역 자연경관이나 도시 야경 등 장소의 생활 편의시설(신체적인 여행이 필요하고 따라서 거리의 마찰을 수반하는 것)이 포함된다. 또한, 많은 사람들은 비즈니스 미팅, 교육, 관광, 쇼핑과 같이 기술적으로 원격으로 수행될 수 있는 직접적 상호작용을 선호하며, 이는 가까운 장래에 거리 기반 효과를 발생시켜야 한다.[18] '마찰 없는' 요인과 '마찰 없는' 요인의 대조적인 경향은 항상 문제가 되는 위치에 대한 전통적인 포괄적 진술이나, 위치가 전혀 중요하지 않다는 최근의 주장보다 더 미묘한 지리 분석을 필요로 했다.[19]

참조

  1. ^ 로저스, A, 카스트리, N, & 키친, R. (2013) 거리의 마찰 인간 지리 사전에서. 옥스퍼드 대학교 출판부
  2. ^ 개트렐, 앤서니 C. (2016) 거리. 리처드슨, D, 카스트리, N, 콴, 메이포, 고바야시, A, 류, W, 마스턴, R.A.에서, 국제 지리학 백과사전, 와일리.
  3. ^ Jump up to: a b G.H.피리(2009) 디스턴스, 롭 키친, 나이젤 레프렛 (eds) 국제 인문 지리 백과사전, 엘스비어, 페이지 242-251. 도이:10.1016/B978-008044910-4.00265-0
  4. ^ 요한 하인리히 폰 튀넨 (1826년). 베지흥에 있는 데르 아이솔리트 슈타트는 랜드위츠샤프트와 내셔널 외코노미에 있다. Wirtschaft & Financials.
  5. ^ Christaller, Walter (1933). Die zentralen Orte in Süddeutschland. Jena: Gustav Fischer. OCLC 3318206.
  6. ^ Jump up to: a b Carrothers, Gerald A.P. (1956). "An Historical Review of the Gravity and Potential Concepts of Human Interaction". Journal of the American Institute of Planners. 22 (2): 94–102. doi:10.1080/01944365608979229.
  7. ^ McHarg, Ian (1969). Design With Nature. Natural History Press. ISBN 0-471-11460-X.
  8. ^ de Smith, Michael, Paul Longley, Michael Goodchild(2018) Distance Decusion Models, Geospatial Analysis, 6판
  9. ^ de Smith, Michael, Paul Longley, Michael Goodchild (2018) Cost Distance, Geospatial Analysis, 6판
  10. ^ Everett S. Lee (1966). "A Theory of Migration". Demography. 3 (1): 47–57. doi:10.2307/2060063. JSTOR 2060063. S2CID 46976641.
  11. ^ 헤거스트란드, 토르스텐(1970년). "지역 과학에 종사하는 사람들은?" 지역 과학 협회의 논문. 24 (1): 6–21. doi:10.1007/BF01936872. S2CID 198174673.
  12. ^ 벡, U. (2000): 세계화란 무엇인가? 폴리티 프레스, 몰든, 몬트
  13. ^ Knowles, Richard D. (2006), 운송 형태 공간: 시간-공간에서의 차등 붕괴, 운송 지리학 저널, 14:6, 페이지 407-425, doi:10.1016/j.jtrangeo.2006.07.001
  14. ^ Mitchell, W. (1995). City of Bits, Space, Place and the Infobahn. Cambridge, MA: MIT Press.
  15. ^ 오브라이언, 리처드 1992년 글로벌 재무 통합: 지리학의 종말. 뉴욕: 외교관계언론위원회
  16. ^ Marr, Bernard(2020) COVID-19 대유행의 빠른 추적 디지털 전환, Forbes, 2020년 3월 17일
  17. ^ 그레이엄, S. (2000년) : '지리학의 종말인가, 장소의 폭발인가? 공간, 장소 및 정보 기술 개념화'는 M. I. 윌슨과 K. E. (eds: Information Tectonics – 공간, 장소 및 기술, 페이지 9-28. 와일리, 뉴욕.
  18. ^ 엘레그드, K.와 빌헬름슨, B. 2004: 지역 주문의 포켓으로서의 집: 일상적인 활동과 거리의 마찰. Geografiska Annaler, 86 B (4): 281–296.
  19. ^ Han, Su Yeon; Tsou, Ming-Hsiang; Clarke, Keith C. (2018). "Revisiting the death of geography in the era of Big Data: the friction of distance in cyberspace and real space". International Journal of Digital Earth. 11 (5): 451–469. doi:10.1080/17538947.2017.1330366.