Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.33
no.6
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pp.547-555
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2015
The vegetation index is a crucial parameter in many biophysical studies of vegetation, and is also a valuable content in ecological processes researching. The OVIs (Optical Vegetation Index) that of using multispectral and hyperspectral data have been widely investigated in the literature, while the RVI (Radar Vegetation Index) that of considering volume scattering measurement has been paid relatively little attention. Also, there was only some efforts have been put to fuse the OVI with the RVI as an integrated vegetation index. To address this issue, this paper presents a novel FVI (Fusion Vegetation Index) that uses multispectral and full-PolSAR (Polarimetric Synthetic Aperture Radar) data. By fusing a NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) of RapidEye and an RVI of C-band Radarsat-2, we demonstrated that the proposed FVI has higher separability in different vegetation types than only with OVI and RVI. Also, the experimental results show that the proposed index not only has information on the vegetation greenness of the NDVI, but also has information on the canopy structure of the RVI. Based on this preliminary result, since the vegetation monitoring is more detailed, it could be possible in various application fields; this synergistic FVI will be further developed in the future.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.32
no.6
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pp.607-615
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2014
RVI (Radar Vegetation Index) has shown some promise in the vegetation fields, but its relationship with MVI (Multispectral Vegetation Index) is not known in the context of various land covers. Presented herein is a comparative analysis of the MVI values derived from the LANDSAT-8 and RVI values originating from the RADARSAT-2 quad-polarimetric SAR (Synthetic Aperture Radar) data. Among the various multispectral vegetation indices, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) were used for comparison with RVI. Four land covers (urban, forest, water, and paddy field) were compared, and the patterns were investigated. The experiment results demonstrated that the RVI patterns of the four land covers are very similar to those of NDVI and SAVI. Thus, during bad weather conditions and at night, the RVI data could serve as an alternative to the MVI data in various application fields.
In this study, a soil moisture estimation was performed using the Water Cloud Model (WCM), a backscatter model that considers vegetation based on SAR (Synthetic Aperture Radar). Sentinel-1 SAR and Sentinel-2 MSI (Multi-Spectral Instrument) images of a 40 × 50 km2 area including the Yongdam Dam watershed of the Geum River were collected for this study. As vegetation descriptor of WCM, Sentinel-1 based vegetation index RVI (Radar Vegetation Index), depolarization ratio (DR), and Sentinel-2 based NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) were used, respectively. Forward modeling of WCM was performed by 3 groups, which were divided by the characteristics between backscattering coefficient and soil moisture. The clearer the linear relationship between soil moisture and the backscattering coefficient, the higher the simulation performance. To estimate the soil moisture, the simulated backscattering coefficient was inverted. The simulation performance was proportional to the forward modeling result. The WCM simulation error showed an increasing pattern from about -12dB based on the observed backscattering coefficient.
This study presents a correlation between timber Age, image bands and vegetation indices for timber age estimation. Basically, this study used Landsat TM images of three difference years (1994, 1994, 1998) and difference between Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) and National Elevation Dataset (NED). Bands of 4, 5 and 7, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Infrared Index (II), Vegetation Condition Index (VCI) and Soil Adjusted Vegetation Index (SA VI) were obtained from Landsat TM images. Tasseled cap - greenness and wetness images were also made by Tasseled cap transformation. Finally, analysis of correlation between timber age, difference between Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) and National Elevation Dataset (NED), individual TM bands (4, 5, 7), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Tasseled cap-Greenness, Wetness, Infrared Index (II), Vegetation Condition Index (VCI) and Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) using regression model. In this study about 1,992 datasets were analyzed. The Tasseled cap - Wetness, Infrared Index (II) and Vegetation Condition Index (VCI) showed close correlation for timber age estimation.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.28-28
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2022
본 연구는 용담댐유역을 포함한 금강 유역 상류 지역을 대상으로 Sentinel-1 SAR (Synthetic Aperture Radar) 위성영상을 기반으로 한 토양수분 산정을 목적으로 하였다. Sentinel-1 영상은 2019년에 대해 12일 간격으로 수집하였고, 영상의 전처리는 SNAP (SentiNel Application Platform)을 활용하여 기하 보정, 방사 보정 및 Speckle 보정을 수행하여 VH (Vertical transmit-Horizontal receive) 및 VV (Vertical transmit-Vertical receive) 편파 후방산란계수로 변환하였다. 토양수분 산정에는 Water Cloud Model (WCM)이 활용되었으며, 모형의 식생 서술자(Vegetation descriptor)는 RVI (Radar Vegetation Index)와 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하였다. RVI는 Sentinel-1 영상의 VH 및 VV 편파자료를 이용해 산정하였으며, NDVI는 동기간에 대해 10일 간격으로 수집된 Sentinel-2 MSI (MultiSpectral Instrument) 위성영상을 활용하여 산정하였다. WCM의 검정 및 보정은 한국수자원공사에서 제공하는 10 cm 깊이의 TDR (Time Domain Reflectometry) 센서에서 실측된 6개 지점의 토양수분 자료를 수집하여 수행하였으며, 매개변수의 최적화는 비선형 최소제곱(Non-linear least square) 및 PSO (Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 활용하였다. WCM을 통해 산정된 토양수분은 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient)와 평균제곱근오차(Root mean square error)를 활용하여 검증을 수행할 예정이다.
Synthetic Apreture Radar (SAR) is attracting attentions with its possibility of producing high resolution data that can be used for soil moisture estimation. High resolution soil moisture data enables more specific observation of soil moisture than existing soil moisture products from other satellites. It can also be used for studies of wildfire, landslide, and flood. The SAR based soil moisture estimation should be conducted considering vegetation, which affects backscattering signals from the SAR sensor. In this study, a SAR based soil moisture estimation at regions covered with various vegetation types on the middle area of Korea (Cropland, Grassland, Forest) is conducted. The representative backscattering model, Water Cloud Model (WCM) is used for soil moisture estimation over vegetated areas. Radar Vegetation Index (RVI) and in-situ soil moisture data are used as input factors for the model. Total 6 study areas are selected for 3 vegetation types according to land cover classification with 2 sites per each vegetation type. Soil moisture evaluation result shows that the accuracy of each site stands out in the order of grassland, forest, and cropland. Forested area shows correlation coefficient value higher than 0.5 even with the most dense vegetation, while cropland shows correlation coefficient value lower than 0.3. The proper vegetation and soil moisture conditions for SAR based soil moisture estimation are suggested through the results of the study. Future study, which utilizes additional ancillary vegetation data (vegetation height, vegetation type) is thought to be necessary.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2021.06a
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pp.161-161
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2021
본 연구에서는 금강 상류의 용담댐 유역(930.0 km2)을 대상으로 Sentinel-1 SAR(Synthetic Aperture Radar) 및 Sentinel-2 MultiSpectral Instrument(MSI) 위성영상을 활용한 토양수분 산출연구를 수행하였다. 연구에 사용된 자료는 10 m 해상도의 Sentinel-1 IW(Interferometric Wide swath) mode GRD(Ground Range Detected) product의 VV(Vertical transmit-Vertical receive) 및 VH(Vertical transmit-Horizontal receive) 편파자료와 Sentinel-2 Level-2A Bottom of Atmosphere(BOA) reflectance 자료를 2019년에 대해 각 6일 및 5일 간격으로 구축하였다. 위성영상의 Image processing은 SNAP(SentiNel Application Platform)을 활용하여 Sentinel-1 영상의 편파 별(VV, VH) 후방산란계수와 Sentinel-2의 적색(Band-4) 및 근적외(Band-8) 영상을 생성하였다. 토양수분 산출 모형은 다중선형회귀모형(Multiple Linear Regression Model)을 활용하였으며, 각 지점에 해당하는 토양 속성별로 모형을 생성하였다. 모형의 입력자료는 Sentinel-1 위성의 편파별 후방산란계수, Sentinel-1 위성에서 산출된 식생지수 RVI(Radar Vegetation Index)와 Sentinel-2 위성에서 산출된 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하여 식생의 영향을 반영하고자 하였다. 모의 된 토양수분을 검증하기 위해 6개 지점의 TDR(Time Domain Reflectometry) 기반 실측 토양수분 자료를 수집하고, 상관계수(Correlation Coefficient, R), 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE) 및 IOA(Index of Agreement)를 활용하여 전체 기간 및 계절별로 나누어 검증할 예정이다.
The normalized difference vegetation index (NDVI) derived from satellite images is a crucial tool to monitor forests and agriculture for broad areas because the periodic acquisition of the data is ensured. However, optical sensor-based vegetation indices(VI) are not accessible in some areas covered by clouds. This paper presented a synthetic aperture radar (SAR) based approach to retrieval of the optical sensor-based NDVI using machine learning. SAR system can observe the land surface day and night in all weather conditions. Radar vegetation indices (RVI) from the Sentinel-1 vertical-vertical (VV) and vertical-horizontal (VH) polarizations, surface elevation, and air temperature are used as the input features for an automated machine learning (AutoML) model to conduct the gap-filling of the Sentinel-2 NDVI. The mean bias error (MAE) was 7.214E-05, and the correlation coefficient (CC) was 0.878, demonstrating the feasibility of the proposed method. This approach can be applied to gap-free nationwide NDVI construction using Sentinel-1 and Sentinel-2 images for environmental monitoring and resource management.
In this study, we tried to analyze deforestation due to forest fire by using KOMPSAT satellite imagery. For deforestation analysis, unsupervised change detection algorithm is applied to multitemporal images. Through ITPCA (ITerative Principal Component Analysis) of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) generated from multitemporal satellite images before and after forest fire, changed areas due to deforestation are extracted. In addition, a post-processing method using SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) data is involved in order to minimize the error of change detection. As a result of the experiment using KOMPSAT-2 and 3 images, it was confirmed that changed areas due to deforestation can be efficiently extracted.
Kim, Yihyun;Hong, Sukyoung;Lee, Kyoungdo;Jang, Soyeong
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.46
no.4
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pp.237-244
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2013
Radar remote sensing is appropriate for monitoring rice because the areas where this crop is cultivated are often cloudy and rainy. Especially, Synthetic Aperture Radar (SAR) can acquire remote sensing information with a high temporal resolution in tropical and subtropical regions due to its all-weather capability. This paper analyzes the relationships between backscattering coefficients of rice measured by RADARSAT-2 SAR and growth parameters during a rice growth period. We examined the temporal variations of backscattering coefficients with full polarization. Backscattering coefficients for all polarizations increased until Day Of Year (DOY 222) and then decreased along with Leaf Area Index (LAI), fresh weight, and Vegetation Water Content (VWC). Vertical transmit and Vertical receive polarization (VV)-polarization backscattering coefficients were higher than Horizontal transmit and Horizontal receive polarization (HH)-polarization backscattering coefficients in early rice growth stage and HH-polarization backscattering coefficients were higher than VV-polarization backscattering coefficients after effective tillering stage (DOY 186). Correlation analysis between backscattering coefficients and rice growth parameters revealed that HH-polarization was highly correlated with LAI, fresh weight, and VWC. Based on the observed relationships between backscattering coefficients and variables of cultivation, prediction equations were developed using the HH-polarization backscattering coefficients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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