Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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v.6
no.1
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pp.34-40
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2003
The deterioration of agricultural environment, which is characterized by dryness and desertification of land, is one of the main reasons which explain the recent decrease of land productivity. To solve these environmental problems, it is very important to make clear the mechanism between soil, water, vegetation and temperature. The main objective of this study is to provide a soil surface information, which represent a soil reflectance spectrum, by remote sensing technology. The soil reflectance of the soil was measured using a spectro-radiometer in the wavelength range from 300nm to 1100nm. The results suggest that the reflectance properties of soils are related to their mineral composition and soil moisture. Increasing soil moisture resulted in an decrease in the rate of reflectance which leads to parallel curves of soil reflectance spectra.
Information on the area and spatial distribution of crop fields is needed for biomass production, arrangement of water resources, trace gas emission estimates, and food security. The present study aims to monitor crops status during the growing season by estimating its aboveground biomass and leaf area index (LAI) from field reflectance taken with a hand-held radiometer. Field reflectance values were collected over specific spectral bandwidths using a handheld radiometer(LI-1800). A methodology is described to use spectral reflectance as indicators of the vegetative status in crop cultures. Two vegetation indices were derived from these spectral measurements. In this paper, first we analyze each spectral reflectance characteristics of vegetation in the order of growth stage. Vegetation indices (NDVI, GNDVI) were calculated from crop reflectance. And assess the nature of relationships between LAI and VI, as measured by the in situ NDVI and GNDVI. Among the two VI, NDVI showed predictive ability across a wider range of LAI than did GNDVI. Specific objectives were to determine the relative accuracy of these two vegetation indices for predicting LAI. The results of this study indicated that the NDVI and GNDVI could potentially be applied to monitor crop agriculture on a timely and frequent basis.
The utilization of multispectral imaging systems (MIS) in remote sensing has become crucial for large-scale agricultural operations, particularly for diagnosing plant health, monitoring crop growth, and estimating plant phenotypic traits through vegetation indices (VIs). However, environmental factors can significantly affect the accuracy of multispectral reflectance data, leading to potential errors in VIs and crop status assessments. This paper reviewed the complex interactions between environmental conditions and multispectral sensors emphasizing the importance of accounting for these factors to enhance the reliability of reflectance data in agricultural applications.An overview of the fundamentals of multispectral sensors and the operational principles behind vegetation index (VI) computation was reviewed. The review highlights the impact of environmental conditions, particularly solar zenith angle (SZA), on reflectance data quality. Higher SZA values increase cloud optical thickness and droplet concentration by 40-70%, affecting reflectance in the red (-0.01 to 0.02) and near-infrared (NIR) bands (-0.03 to 0.06), crucial for VI accuracy. An SZA of 45° is optimal for data collection, while atmospheric conditions, such as water vapor and aerosols, greatly influence reflectance data, affecting forest biomass estimates and agricultural assessments. During the COVID-19 lockdown,reduced atmospheric interference improved the accuracy of satellite image reflectance consistency. The NIR/Red edge ratio and water index emerged as the most stable indices, providing consistent measurements across different lighting conditions. Additionally, a simulated environment demonstrated that MIS surface reflectance can vary 10-20% with changes in aerosol optical thickness, 15-30% with water vapor levels, and up to 25% in NIR reflectance due to high wind speeds. Seasonal factors like temperature and humidity can cause up to a 15% change, highlighting the complexity of environmental impacts on remote sensing data. This review indicated the importance of precisely managing environmental factors to maintain the integrity of VIs calculations. Explaining the relationship between environmental variables and multispectral sensors offers valuable insights for optimizing the accuracy and reliability of remote sensing data in various agricultural applications.
The purpose of this study is to analyze the reflectance of bed materials according to changes in the water level using a drone-based hyperspectral sensor. For this purpose, we took hyperspectral images of bed materials such as soil, gravel, cobble, reed, and vegetation to compare and analyze the spectral data of each material. To adjust the water level, we constructed an experimental channel to control the discharge and installed the bed materials within the channel. In this study, we configured 3 cases according to the water level (0.0 m, 0.3 m, 0.6 m). After the imaging process, we used the mean value of 10 points for each bed material as analytical data. According to the analysis, each material showed a similar reflectance by wavelength and the intrinsic reflectance characteristics of each material were shown in the visible and near-infrared region. Also, the deeper the water level, the lower the peak reflectance in the visible and near-infrared region, and the rate of decrease differed depending on the bed material. We expect the intrinsic properties of these bed materials to be used as basic research data to evaluate river environments in the future.
The aim of the present study is to define and tentatively to interpret the distribution of polluted water released from Lake Sihwa into Yellow Sea using Landsat TM. Since the region is an extreme case 2 water, empirical algorithms for chlorophyll-a and suspended sediments have limitations. This work focuses on the use of multi-temporal Landsat TM. We applied PCA to detect evolution of spatial feature of polluted water after release from the lake. The PCA results were compared with in situ data, such as chlorophyll-a, suspended sediments, Secchi disk depth (SDD), surface temperature, radiance reflectance at six bands. The in situ remote sensing reflectance was analysed with PCA. On the basis of these In situ data we found good correlation between first Principal Component and Secchi disk depth ($R^2$=0.7631), although other variables did not result in such a good correlation. The problems in applying PCA techniques to multi-spectral remote sensed data are also discussed.
Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
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v.28
no.910
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pp.1312-1319
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2004
Underwear is laundered frequently and most of them is made of cotton, but a cotton fiber is more difficult to modify than a synthetic fiber. We have attempted to determine the optimum conditions necessary whereby the lowest concentration of silver solution is needed to produce the greatest antimicrobial properties of cotton fabrics. For this study, colloidal silver was made by electrolysis. The concentration of colloidal silver was increased by increasing the area of the silver plates submerged in the water, the water temperature, the water hardness and the flow time of the water per 1l. However, the colloidal silver concentration was decreased by extending a space between the silver plates and increasing the water velocity. Cotton fabrics treated in the washing machine with 1.3 ppm colloidal silver solution for 10 minutes had effective microbial properties and an unperceivable reduction of reflectance.
The study is aimed to analize the spectral characteristics of igneous and sedimentary rocks in their reflectance curves obtained from CARY 17-D Spectrophotometer, and correlation between chemical complsition and HHRR data. The reflectance is higher in acidic igneous rocks, while lower in basic igneous rocks. Especially acidic plutonic rocks show sharp absorption bands at 1.4 and 1.9 $\mu\textrm{m}$ due to water inclusion in felsic minerals and basic rocks a broad absoption band near 1.mu.m due to Fe$^{++}$ ion in mafic minerals. Sandstones generally have higher reflectance than siltstones and shales, and show strong absorption at 1.4 and 1.9 $\mu\textrm{m}$. Arkosic sandstones have lower reflectance at blue band due to Fe$^{+++}$ ion exsolved from feldspars. The HHRR data have a positive correlation with SiO$_2$ and $K_2$O, while they have a negative correlation with FeO and MgO.
Purpose: This experiment was conducted to detect water stress in terms of the moisture content of cucumber seedlings under water stress condition using a hyperspectral image acquisition system, linear regression analysis, and partial least square regression (PLSR) to achieve a non-destructive measurement procedure. Methods: Changes in the reflectance spectrum of cucumber seedlings under water stress were measured using hyperspectral imaging techniques. A model for estimating moisture content of cucumber seedlings was constructed through a linear regression analysis that used the moisture content of cucumber seedlings and a normalized difference vegetation index (NDVI). A model using PLSR that used the moisture content of cucumber seedlings and reflectance spectrum was also created. Results: In the early stages of water stress, cucumber seedlings recovered completely when sub-irrigation was applied. However, the seedlings suffering from initial wilting did not recover when more than 42 h passed without irrigation. The reflectance spectrum of seedlings under water stress decreased gradually, but increased when irrigation was provided, except for the seedlings that had permanently wilted. From the results of the linear regression analysis using the NDVI, the model excluding wilted seedlings with less than 20% (n=97) moisture content showed a precision ($R^2$ and $R^2_{\alpha}$) of 0.573 and 0.568, respectively, and accuracy (RE) of 4.138% and 4.138%, which was higher than that for models including all seedlings (n=100). For PLS regression analysis using the reflectance spectrum, both models were found to have strong precision ($R^2$) with a rating of 0.822, but accuracy (RMSE and RE) was higher in the model excluding wilted seedlings as 5.544% and 13.65% respectively. Conclusions: The estimation model of the moisture content of cucumber seedlings showed better results in the PLSR analysis using reflectance spectrum than the linear regression analysis using NDVI.
In this study, an laboratory experiment was performed for prediction technology of water content in the ground using hyperspectral information. And the spectral reflectance with a specific wavelength band was obtained according to the fine and water content. Through it, the spectral information was normalized with the spectral index of the existing literature, and the relationship with the fine and water contents and the reliability of the prediction technology were analyzed. As a result of analysis, the spectral reflectance is decreased when the water and fine contents are increased under the high water contents. In addition, the reliability of prediction technology of water content was evaluated by examining 7 different spectral index calculation methods. Among them, DVI showed relatively high prediction reliability and was superior to other calculation methods in terms of sensitivity.
Optical diffuse reflectance sensing in visible and near-infrared wavelength ranges is one approach to rapidly quantify soil properties for site-specific management. The objectives of this study were to investigate effects of preprocessing of reflectance data and determine the accuracy of the reflectance approach for estimating physical and chemical properties of selected Missouri and Illinois, USA surface soils encompassing a wide range of soil types and textures. Diffuse reflectance spectra of air-dried, sieved samples were obtained in the laboratory. Calibrations relating spectra to soil properties determined by standard methods were developed using partial least squares (PLS) regression. The best data preprocessing, consisting of absorbance transformation and mean centering, reduced estimation errors by up to 20% compared to raw reflectance data. Good estimates ($R^2=0.83$ to 0.92) were obtained using spectral data for soil texture fractions, organic matter, and CEC. Estimates of pH, P, and K were not good ($R^2$ < 0.7), and other approaches to estimating these soil chemical properties should be investigated. Overall, the ability of diffuse reflectance spectroscopy to accurately estimate multiple soil properties across a wide range of soils makes it a good candidate technology for providing at least a portion of the data needed in site-specific management of agriculture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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