Hong, Seok-Min;Yu, Yeon-Jun;Kim, Young Woon;Lee, Hyeop Geon
Annual Conference of KIPS
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2021.05a
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pp.104-107
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2021
전 세계적으로 건조한 지역이 늘어남에 따라 산불 발생 빈도가 증가하고 있다. 이에 대한 대안으로 센서를 이용한 산불 감지 시스템의 연구가 이루어지고 있다. 기존의 서버가 센서의 작동시간 설정값을 보내는 방식은 산불 발생 빈도가 높은 환경에서는 산불 감지가 늦어지고 산불 발생 빈도가 낮은 환경에서는 불필요한 산불 감지로 센서의 생명주기 낮아지는 비효율적인 면이 있다. 이에 본 논문에서는 센서 기반 산불 감지 시스템을 위한 향상된 센싱 주기 기법을 제안한다. 제안하는 센싱 주기 기법은 환경 요인, 센서의 작동시간 알고리즘을 이용하여 환경에 맞는 센서의 작동시간 설정값을 결정한다. 그 후 센서의 화재 감지 알고리즘을 통해 센서는 서버로부터 설정값을 받아 운용모드로 전환하여 화재상황이 났을 시에 서버로 메세지를 보낸 후 생명주기를 위해 저전력모드로 전환한다. 성능평가를 통해 기존의 방식보다 평균 18.1분 빠르게 화재상황을 감지할 수 있고 소모전력도 2.2mA만큼 낮았다. 향우 실제 화재환경에서의 성능평가가 필요하다.
To understand vegetation changes along environmental gradients in the natural forests in the east side of the Cascade Range in Washington state, USA, line transects were used to sample six different forest environments in the Wenatchee National Forest in the north-facing and south-facing sites at 975, 1280 and 1700m elevation. Data were analyzed using ordination by detranded correspondence analysis. Pseudotsuga menziesii was found as one of the dominant species on all the six sites regardless of elevation or aspect, while Pinus ponderosa was dominant on south slopes only. Abies grandis and A. lasiocarpa were dominant species on north slopes at elevations of 1280 and 1700m, respectively. Moisture, as it related to aspect, was identified as one of the most important environmental gradients for explaining the variation of vegetation types. On north-facing slopes, compared to south-facing slopes, where moisture was not as limiting and canopies could grow denser, probably, elevation or competitive interaction was more important. Species diversity tended to decrease with increasing environmental severity, with south slopes having less diversity than north slopes due to extended water stress and harsher temperature extremes on south slopes. The age structure on north-facing and south-facing slopes was different. Light intensity, moisture and climate were different between these two slopes. Large scale disturbances(e.g., big fire or insects) were major causes in changing age structure. Younger trees showed a closer relationship between size and age than adult trees. DBH values of shade intolerant species in south-facing slope were bigger than those of north-facing slope, which suggested that aspect of stands be the most important factor for age and size.
Forest fires are becoming more frequent and larger around the world due to climate change. Remote sensing such as satellite images can be used as an alternative or assistance data because it reduces various difficulties of field survey. Forest burn severity (differenced normalized burn ratio, dNBR) is calculated through the difference in normalized burn ratio (NBR) before and after a forest fire. The images used in the NBR formula are based on Landsat's near-infrared (NIR) and short-wavelength infrared (SWIR) bands. South Korea's satellite images don't have a SWIR band. So domestic studies related to forest burn severity calculated dNBR using overseas images or indirectly using the normalized difference vegetation index (NDVI) using South Korea's satellite images. Therefore, in this study, dNBR was calculated by substituting the mid-wavelength infrared (MWIR) band of Kompsat-3A (K3A) instead of the SWIR band in the NBR formula. The results were compared with the dNBR results obtained through Landsat which is the standard for dNBR formula. As a result, it was shown that dNBR using K3A's MWIR band has a wider range of values and can be expressed in more detail than dNBR using Landsat's SWIR band. Therefore, it is considered that K3A images will be highly useful in surveying burn areas and severity affected by forest fires. In addition, this study used the K3A's MWIR band images degraded to 30 m. It is considered that much better results will be obtained if a higher-resolution MWIR band is used.
There are many wildfire risk indices worldwide, but objective comparisons between such various wildfire risk indices and surface dryness indices have not been conducted for the wildfire cases in Korea. This paper describes a sensitivity analysis on the wildfire risk indices and surface dryness indices for Korea using LDAPS(Local Analysis and Prediction System) meteorological dataset on a 1.5-km grid and MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) satellite images on a 1-km grid. We analyzed the meteorology-based wildfire risk indices such as the Australian FFDI(forest fire danger index), the Canadian FFMC(fine fuel moisture code), the American HI(Haines index), and the academically presented MNI(modified Nesterov index). Also we examined the satellite-based surface dryness indices such as NDDI(normalized difference drought index) and TVDI(temperature vegetation dryness index). As a result of the comparisons between the six indices regarding 120 wildfire cases with the area damaged over 1ha during the period between January 2013 and May 2017, we found that the FFDI and FFMC showed a good predictability for most wildfire cases but the MNI and TVDI were not suitable for Korea. The NDDI can be used as a proxy parameter for wildfire risk because its average CDF(cumulative distribution function) scores were stably high irrespective of fire size. The indices tested in this paper should be carefully chosen and used in an integrated way so that they can contribute to wildfire forecasting in Korea.
Plywood, the representative interior decorative or structural material, is so inflammable that it may cause big fires. Therefore, it is required inevitably to manufacture the "Fire retardant treated plywood", and it will be a study on the redrying of treated plywood that we ought to solve. This study was carried out to investigate the absorption of 20% $(NH_4)_2HPO_4$ solution into the soaked plywoods by hot/cold soaking for 3/3, 6/3, 9/3 and 12/3 hours and to study drying process with drying curves and drying rates by press-drying at the platen temperature of 130, 145, 160 and $175^{\circ}C$. Solution absorption of plywoods in hot/cold soaking method increased steadily with the prolonged soaking time, and water absorption is higher than DAP absorption, and then chemical retention (DAP) exceeded the minimum retention [$1.125kg/(30cm)^3$] even in the shortest soaking treatment. Drying curves of water-soaked plywoods inclined more steeply than those of DAP soaked plywoods. And the drying proceeded rapidly with the increase in platen temperature and terminated in 2.5-4 minutes at the temperature of 160 and $170^{\circ}C$. Drying rate also increased generally with the increase of platen temperature. So it was at $175^{\circ}C$ in DAP-soaking and at $160^{\circ}C$ in water-soaking when the drying rate became above 10%/min.
Rhie, Yong Ha;Choi, Han;Lee, Su Gwang;Lee, Jeong Ho;Lee, Ki Cheol
Korean Journal of Plant Resources
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v.29
no.1
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pp.136-142
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2016
Lespedeza species are mainly used for wildlife food and cover and for erosion control. The germination of these species can be enhanced after a fire occurrence in forest, which is known as fire-activated seeds to germinate. While the heat treatment could break seed dormancy of Lespedeza, its germination rate was quite low. We investigated that chemical scarification could promote germination of L. tomentosa. Seeds were soaked in 100% sulfuric acid (H2SO4) for 0, 1, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, and 384 min, and then washed in distilled water for 24 h. Very few seeds were germinated in control (H2SO4 for 0 min). More than 90% of seeds were germinated in H2SO4 for 24, 48, and 92 min. However, some damage was observed in roots and cotyledons of seedling dipped in H2SO4 for a long time. To search the optimal soaking time in H2SO4 without defects, seeds scarified in H2SO4 for 30, 60, 90, 120, 150, 180, and 300 min were sown the commercial soil medium. Seeds treated with H2SO4 for 90 min and 150 min emerged by about 92% and 84%, respectively. Therefore, H2SO4 treatment could break the seed dormancy of Lespedeza species, and especially in case of L. tomentosa the optimal treatment time in sulfuric acid was one to two hours. Germination of L. tomentosa began promptly following the scarification and was completed within about one month, indicating that seeds has no physiological dormancy, just has physical dormancy.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.23
no.1
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pp.15-33
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2021
In this study, the possibility of discriminating Fire blight (FB) infection tested using the hyperspectral imagery. The reflectance of healthy and infected leaves and branches was acquired with 5 nm of full width at high maximum (FWHM) and then it was standardized to 10 nm, 25 nm, 50 nm, and 80 nm of FWHM. The standardized samples were divided into training and test sets at ratios of 7:3, 5:5 and 3:7 to find the optimal bands of FWHM by the decision tree analysis. Classification accuracy was evaluated using overall accuracy (OA) and kappa coefficient (KC). The hyperspectral reflectance of infected leaves and branches was significantly lower than those of healthy green, red-edge (RE) and near infrared (NIR) regions. The bands selected for the first node were generally 750 and 800 nm; these were used to identify the infection of leaves and branches, respectively. The accuracy of the classifier was higher in the 7:3 ratio. Four bands with 50 nm of FWHM (450, 650, 750, and 950 nm) might be reasonable because the difference in the recalculated accuracy between 8 bands with 10 nm of FWHM (440, 580, 640, 660, 680, 710, 730, and 740 nm) and 4 bands was only 1.8% for OA and 4.1% for KC, respectively. Finally, adding two bands (550 nm and 800 nm with 25 nm of FWHM) in four bands with 50 nm of FWHM have been proposed to improve the usability of multispectral image sensors with performing various roles in agriculture as well as detecting FB with other combinations of spectral bands.
Youngmin Seo;Youjeong Youn;Seoyeon Kim;Jonggu Kang;Yemin Jeong;Soyeon Choi;Yungyo Im;Yangwon Lee
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.6_1
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pp.1413-1425
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2023
The increasing frequency of wildfires due to climate change is causing extreme loss of life and property. They cause loss of vegetation and affect ecosystem changes depending on their intensity and occurrence. Ecosystem changes, in turn, affect wildfire occurrence, causing secondary damage. Thus, accurate estimation of the areas affected by wildfires is fundamental. Satellite remote sensing is used for forest fire detection because it can rapidly acquire topographic and meteorological information about the affected area after forest fires. In addition, deep learning algorithms such as convolutional neural networks (CNN) and transformer models show high performance for more accurate monitoring of fire-burnt regions. To date, the application of deep learning models has been limited, and there is a scarcity of reports providing quantitative performance evaluations for practical field utilization. Hence, this study emphasizes a comparative analysis, exploring performance enhancements achieved through both model selection and data design. This study examined deep learning models for detecting wildfire-damaged areas using Landsat 8 satellite images in California. Also, we conducted a comprehensive comparison and analysis of the detection performance of multiple models, such as U-Net and High-Resolution Network-Object Contextual Representation (HRNet-OCR). Wildfire-related spectral indices such as normalized difference vegetation index (NDVI) and normalized burn ratio (NBR) were used as input channels for the deep learning models to reflect the degree of vegetation cover and surface moisture content. As a result, the mean intersection over union (mIoU) was 0.831 for U-Net and 0.848 for HRNet-OCR, showing high segmentation performance. The inclusion of spectral indices alongside the base wavelength bands resulted in increased metric values for all combinations, affirming that the augmentation of input data with spectral indices contributes to the refinement of pixels. This study can be applied to other satellite images to build a recovery strategy for fire-burnt areas.
An algorithm was developed to retrieve both cloud optical thickness and effective particle radius considered the aerosol effect on clouds. This study apply the algorithm of Nakajima and Nakajima (1995) that is used to retrieve cloud optical thickness and effective particle radius from visible, near infrared satellite spectral measurements. To retrieve cloud properties, Look-up table (LUT) was made under different atmospheric conditions by using a radiative transfer model. Especially the vertical distribution of aerosol is based on a tropospheric aerosol profile in radiative transfer model. In the case study, we selected the extensive forest fire occurred in Russia in May 2003. The aerosol released from this fire may be transported to Korea. Cloud properties obtained from these distinct atmospheric situations are analysed in terms of their possible changes due to the interactions of the clouds with the aerosol particle plumes. Cloud properties over the East sea at this time was retrieved using new algorithm. The algorithm is applied to measurements from the MODerate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) onboard the Terra spacecrafts. As a result, cloud effective particle radius was decreased and cloud optical thickness was increased during aerosol event. Specially, cloud effective particle radius is hardly greater than $20{\mu}m$ when aerosol particles were present over the East Sea. Clouds developing in the aerosol event tend to have more numerous but smaller droplets.
The effect of fire-retardant treatment and redrying on the mechanical properties of radiata pine sapwood were evaluated. Small, clear specimens were treated with three different fire-retardant(FR) chemicals, borax-boric acid(BRX), minalith(MIN), and pyresote(PYR), with target retentions of 30 and 60kg/$m^3$, and then redried at maximum dry-bulb temperature of $25^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$ or $110^{\circ}C$. Each specimen, including untreated and water-treated controls, was tested in static bending and in compression parallel to grain. The extent of strength reduction was dependent on the type of FR chemicals, retention, and redrying temperature, and a highly significant interaction existed between FR treatment and redrying temperature. Modulus of rupture(MOR) and work to maximum load(WML) were significantly decreased by FR treatment and redrying. None of three FR chemicals adversely affect modulus of elasticity (MOE) and maximum crushing strength(MCS). MOE of BRX treatment and MCS of both BRX and PYR treatment increased significantly compared to untreated controls. No significant differences existed between retention levels except for MOE and MCS of some combinations of FR chemicals and redrying temperatures. Although MOE and MCS was not significantly affected by any of the redrying temperatures, these properties were generally decreased with the increase in redrying temperature. The significant reduction in MOR and WML was observed in BRX treatment when dried at temperatures of $60^{\circ}C$ and above, and in MIN and PYR treatment when dried at temperatures of $80^{\circ}C$ and above. Consequently, BRX-treated radiata pine should not be redried at temperatures >$60^{\circ}C$, and MIN- and PYR-treated radiata pine should not be redried at temperatures > $80^{\circ}C$ where bending strength and energy-related properties are important design considerations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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