도시체계는 오래 전부터 도시 지리학의 주요 연구주제로 다루어져왔다. 도시체계에 관한 초기 연구는 주로 인구규모의 측면에서 도시계층을 접근하였으나 점차 흐름(flows)에 관심을 가지기 시작하였다. 네트워크 분석은 도시 간에 발생하는 흐름의 방향과 크기를 있는 그대로 반영하기 좋은 방법이다.
본 연구는 수도권 도시체계의 특성을 이해하기 위하여 서울대도시권에 속하는 29개 시급 도시들 간의 출근·업무·화물 흐름의 네트워크를 분석하였다. 도시에서 필연적으로 발생하는 출근 흐름은 주거지로부터 일터로의 이동이며, 업무 흐름은 일터를 중심으로 한 다양한 사회적 관계를 반영한다. 화물의 경우 지금까지 많은 연구들이 제시하는 흐름의 주요 요소로서 제시는 되었으나 실제로 이를 반영한 경우가 거의 없었다. 화물은 인간이 살아가는데 필수적이며, 도시가 유지되는데 상당한 영향을 준다.
본 연구에서는 출근과 업무, 화물 흐름의 네트워크 분석을 하기 위해 엔트로피 지수(entropy index: EI, EIi), 지배 지수(dominance index: DIT, DII), 상대적 강도 지수(relation strength index: RSIij)를 활용하였다.
엔트로피 지수는 네트워크 수준에서 고려된다. 엔트로피 지수는 2개의 공식이 있는데, 첫 번째는 네트워크 전체에서 발생하는 흐름이 얼마나 고르게 나타나는가에 대한 것(EI)이고, 두 번째는 개별 도시의 흐름이 얼마나 고르게 나타나는가에 대한 것(EIi)이다. 엔트로피 지수는 그 값이 1에 가까워질수록 고른 흐름이 발생하며, 엔트로피 지수가 0에 가까워질수록 하나 혹은 소수의 도시들 간에 매우 집중적으로 나타난다고 할 수 있다.
지배 지수는 결절(nodes) 수준에서 고려된다. 지배 지수도 2개의 공식이 있는데, 첫 번째는 네트워크 내에서 한 도시가 유출과 유입을 모두 고려했을 때 얼마만큼 강력한 지배력을 가지고 있느냐에 대한 것(DIT)이고, 두 번째는 네트워크 내에서 한 도시의 유입(inward)만을 고려했을 때 얼마만큼의 지배력을 갖고 있는가에 대한 것(DII)이다. 이 때, 네트워크 내 모든 도시들의 지배 지수 값의 평균은 1로 나타나며, 1보다 높으면 네트워크 내에서 지배적인 도시라고 할 수 있다. 이러한 지배 지수를 바탕으로 계층을 구분하였다.
상대적 강도 지수는 링크 수준에서 고려된다. 상대적 강도 지수는 전체 네트워크의 총 흐름에서 두 도시를 연결하는 링크의 강도가 얼마나 강력하게 나타나는가에 대한 것으로, 본 연구에서는 0.002의 수준과 0.01 수준으로 구분하였다. 즉 네트워크 내에서 나타나는 모든 흐름 중 0.002 이상을 유의한 강도로 나타나는 흐름으로 보았으며, 0.01이상으로 나타나는 흐름을 매우 강력한 흐름이라고 규정하였다. 두 도시 간에 발생하는 흐름을 출발지와 목적지별로 구분하면, 두 도시 간 흐름의 관계를 파악할 수 있다.
먼저 전체 네트워크의 엔트로피 지수(EI)를 살펴보면, 출근은 0.66, 업무는 0.69, 화물은 0.75로 나타났다. 따라서 서울대도시권은 출근, 업무, 화물 순으로 위계적인 구조가 나타난다. 개별 도시의 엔트로피 지수(EIi)는 출근, 업무가 비슷하게 나타나며, 화물은 29개의 도시가 대체적으로 여객 흐름보다 고른 흐름을 가진 것으로 나타났다.
지배 지수를 통해 출근, 업무, 화물 흐름에 따른 도시계층을 구분할 수 있는데, 출근·업무에서는 유입만을 고려한 지배 지수(DII)를 활용하였으며, 화물에서는 유출과 유입을 모두 고려한 지배 지수(DIT)를 활용하였다. 출근에서는 총 4개의 계층으로 구분되었으며, A계층은 서울, B계층은 인천, C계층은 성남, 고양, 수원, 용인, 부천이었으며, 나머지 도시들이 D계층을 차지하였다. 업무의 경우 총 3개의 계층으로 구분되었는데, A계층은 서울, B계층은 성남, 인천, 고양, 수원, 용인, 부천으로 나타났다. 업무에서는 출근과 달리 인천이 독자적인 B계층으로 나타나지 않고 지배력을 다소 잃어버려 출근에서 C계층에 포함되었던 도시들과 같은 계층으로 나타났다. 화물은 총 3개의 계층으로 구분되었는데, A계층에 서울과 더불어 인천이 포함되었다. 또한 B계층에는 여객 흐름에서 1이상의 지배력을 가진 도시들의 대다수가 1 미만의 지배력을 갖게 되면서 최하위 계층으로 분류되었다. 이와 더불어 화물에서는 B계층에 포함되는 도시들이 평택, 화성, 부천으로 나타났다.
상대적 강도를 통해서는 네트워크 내 도시 간 흐름의 연결 강도를 분석하였다. 분석 결과 출근에서는 서울과 인천 간의 연결 강도가 가장 강했으며, 주요 흐름은 서울을 중심으로 이루어졌다. 업무에서는 서울과 고양 간의 연결 강도가 가장 강하게 나타났다. 그러나 주요 흐름들이 출근과 마찬가지로 서울을 중심으로 이루어졌다. 화물은 출근?업무와 달리 대다수 도시들이 서울, 인천과 강력하게 연결되어 있었다. 또한 서울, 인천을 제외한 다른 도시들 간의 유의한 연결은 거의 나타나지 않았다. 인천과 관련된 연결 강도는 여객 흐름과 달리 서울 동부 지역까지 확대되었다. 여객 흐름에서 지배력이 1 이상인 대부분 도시들은 모두 서울과의 강력한 연결 때문에 상대적으로 높은 지위를 보유하고 있다.

Urban system has been an important research area in urban geography. Urban hierarch was mainly studied in terms of population size in early researches on urban system. However, the concern of research gradually shifted to flows between cities of urban area. Recently urban geographers have attention to the network analysis of urban system.
This study also aims to analyze the urban network in Seoul metropolitan area in terms of flow. Three flows, that is, journey to work, business travel, and goods transports are analyzed in my thesis. Entropy index, dominance index, and relative strength index are used in the network analysis, and characteristics of each flow are grasped through the comparison of them.
Entropy index is considered in network level. It has two formulas. EI measures the extent to which the total interaction is distributed evenly across all links in the network. EIi is the value of EI in terms of individual cities. If entropy index is close to zero, it suggests that the interaction among cities concentrate on one or a few city in the network.
Dominance index is considered in node level. Dominance index also has two formulas. Non-directional dominance index is defined as the ratio of the sum of the interactions associated with node to the average size of the interactions associated with other node in the network. Directional dominance index focuses only on incoming interactions. The average of dominance indices of all city in the network is 1. If a city has dominance index over 1, it is dominance city in the network. Dominance index can indicate urban hierarchy.
Relative strength index is analyzed in link level. RSIij measures how strong a link between two cities in terms of network''s flow is. This study is considered characteristics of network in levels of 0.002 and 0.01 of RSIij. RSIij over 0.01 is defined as a very strong flow, and RSIij over 0.01 as a significant flow.
The results of analysis in my work are as follows.
First, journey to work has EI of 0.66, business travel 0.69, goods transport 0.75. It indicates that Seoul metropolitan area has a hierarchical structure. EIi is similar to EI in journey to work and business travel. But goods transport have evenly flows between 29 cities.
Second, the urban hierarchy of Seoul metropolitan area has four classes, considering dominance indices of DIT or DII. In terms of journey to work, Seoul is the class of A, and Inchoen the class of the B. Following them, Sungnam, Goyang, Suwon, Yongin and Buchoen are the class of C, and the rest cities the class of D. However, Incheon drops to the class of C in business travel. Goods transport also has three classes. The fact that Inchoen belongs to the class of A together with Seoul is a point which we need to pay attention. Also, Phyngtak, Hwasung, and Bucheon are cities of the lowest class, despite they are the class of B in passenger flows.
Third, as a result of RSIij., in journey to work. a link between Seoul and Inchoen has the most powerful. In business travel, the most powerful flow is a link between Seoul and Goyang. But main flows are still occurred with Seoul as the center. On the other hand, most cities are strong connected to Seoul and Inchoen in goods transport. The rest of links is not significant. The fact that strong links connected with Inchoen are expanded to the east area of Seoul is different from ones of passenger flows. Most cities with dominance index over 1 have higher position, because of link to Seoul.