Sumaiya Islam;Md Nasim Reza;Shahriar Ahmed;Md Shaha Nur Kabir;Sun-Ok Chung;Heetae Kim
Korean Journal of Agricultural Science
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v.50
no.4
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pp.883-902
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2023
Water is critical to the health and productivity of fruit trees. Efficient monitoring of water stress is essential for optimizing irrigation practices and ensuring sustainable fruit production. Short-range sensing can be reliable, rapid, inexpensive, and used for applications based on well-developed and validated algorithms. This paper reviews the recent advancement in fruit tree water stress detection via short-range sensing, which can be used for irrigation scheduling in orchards. Thermal imagery, near-infrared, and shortwave infrared methods are widely used for crop water stress detection. This review also presents research demonstrating the efficacy of short-range sensing in detecting water stress indicators in different fruit tree species. These indicators include changes in leaf temperature, stomatal conductance, chlorophyll content, and canopy reflectance. Short-range sensing enables precision irrigation strategies by utilizing real-time data to customize water applications for individual fruit trees or specific orchard areas. This approach leads to benefits, such as water conservation, optimized resource utilization, and improved fruit quality and yield. Short-range sensing shows great promise for potentially changing water stress monitoring in fruit trees. It could become a useful tool for effective fruit tree water stress management through continued research and development.
Kim, Dahui;Won, You Jun;Han, Sangmyung;Han, Hyangsun
Korean Journal of Remote Sensing
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v.38
no.6_1
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pp.1285-1300
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2022
Turbidity, the measure of the cloudiness of water, is used as an important index for water quality management. The turbidity can vary greatly in small river systems, which affects water quality in national rivers. Therefore, the generation of high-resolution spatial information on turbidity is very important. In this study, a turbidity retrieval model using the Korea Multi-Purpose Satellite-3 and -3A (KOMPSAT-3/3A) images was developed for high-resolution turbidity mapping of Han River system based on eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) algorithm. To this end, the top of atmosphere (TOA) spectral reflectance was calculated from a total of 24 KOMPSAT-3/3A images and 150 Landsat-8 images. The Landsat-8 TOA spectral reflectance was cross-calibrated to the KOMPSAT-3/3A bands. The turbidity measured by the National Water Quality Monitoring Network was used as a reference dataset, and as input variables, the TOA spectral reflectance at the locations of in situ turbidity measurement, the spectral indices (the normalized difference vegetation index, normalized difference water index, and normalized difference turbidity index), and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)-derived atmospheric products(the atmospheric optical thickness, water vapor, and ozone) were used. Furthermore, by analyzing the KOMPSAT-3/3A TOA spectral reflectance of different turbidities, a new spectral index, new normalized difference turbidity index (nNDTI), was proposed, and it was added as an input variable to the turbidity retrieval model. The XGBoost model showed excellent performance for the retrieval of turbidity with a root mean square error (RMSE) of 2.70 NTU and a normalized RMSE (NRMSE) of 14.70% compared to in situ turbidity, in which the nNDTI proposed in this study was used as the most important variable. The developed turbidity retrieval model was applied to the KOMPSAT-3/3A images to map high-resolution river turbidity, and it was possible to analyze the spatiotemporal variations of turbidity. Through this study, we could confirm that the KOMPSAT-3/3A images are very useful for retrieving high-resolution and accurate spatial information on the river turbidity.
In ocean color remote sensing, atmospheric correction is a vital process for ensuring the accuracy and reliability of ocean color products. Furthermore, in recent years, the remote sensing community has intensified its requirements for understanding errors in satellite data. Accordingly, research is currently addressing errors in remote sensing reflectance (Rrs) resulting from inaccuracies in meteorological variables (total ozone, pressure, wind field, and total precipitable water) used as auxiliary data for atmospheric correction. However, there has been no investigation into the error in Rrs caused by the variability of the water vapor profile, despite it being a recognized error source. In this study, we used the Second Simulation of a Satellite Signal Vector version 2.1 simulation to compute errors in water vapor transmittance arising from variations in the water vapor profile within the GOCI-II observation area. Subsequently, we conducted an analysis of the associated errors in ocean color products. The observed water vapor profile not only exhibited a complex shape but also showed significant variations near the surface, leading to differences of up to 0.007 compared to the US standard 62 water vapor profile used in the GOCI-II atmospheric correction. The resulting variation in water vapor transmittance led to a difference in aerosol reflectance estimation, consequently introducing errors in Rrs across all GOCI-II bands. However, the error of Rrs in the 412-555 nm due to the difference in the water vapor profile band was found to be below 2%, which is lower than the required accuracy. Also, similar errors were shown in other ocean color products such as chlorophyll-a concentration, colored dissolved organic matter, and total suspended matter concentration. The results of this study indicate that the variability in water vapor profiles has minimal impact on the accuracy of atmospheric correction and ocean color products. Therefore, improving the accuracy of the input data related to the water vapor column concentration is even more critical for enhancing the accuracy of ocean color products in terms of water vapor absorption correction.
Shin, Ji Hye;Yu, Jaehyung;Kim, Jieun;Koh, Sang-Mo;Lee, Bum Han
Economic and Environmental Geology
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v.52
no.2
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pp.129-139
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2019
This study investigates the spectral response of red lettuce (Lactuca sativa var crispa L.) to Zn concentration. The control group and the experimental groups treated with 1 mM(ZnT1), 5 mM(ZnT2), 10 mM(ZnT3), 50 mM(ZnT4), and 100 mM(ZnT5) were prepared for a pot experiment. Then, Zn concentration and spectral reflectance were measured for the different levels of Zn concentration in red lettuce. The Zn concentration of the control group had the range of 134-181 mg/kg, which was within the normal range of Zn concentration in uncontaminated crops. However, Zn concentration in the experimental group gradually increased with an increase in concentration of Zn injection. The spectral reflectance of red lettuce showed high peak in the red band due to anthocyanin, high reflectance in the infrared band due to the scattering effect of the cell structure, and absorption features associated with water. As Zn concentration in red lettuce leaves increased, the reflectance increased in the green and red bands and the reflectance decreased in the infrared band. The correlation analysis between Zn concentration and spectral reflectance showed that the reflectance of 700-1300 nm had a significant negative correlation with Zn concentration. The spectral band is a wavelength region closely related to the cell structure in the leaf, indicating possible cell destruction of leaf structure due to increased Zn concentration. In particular, 700-800 nm reflectance of the infrared band showed the strongest correlation with the Zn concentration. This study could be used to investigate the heavy metal contamination in soil around mining and agriculture area by spectroscopically recognizing heavy metal pollution of plant.
Sentinel-2 Multi Spectral Instrument(MSI) launched by the European Space Agency (ESA) offered high spatial resolution optical products, enhanced temporal revisit of five days, and 13 spectral bands in the visible, near infrared and shortwave infrared wavelengths similar to Landsat mission. Landsat satellite imagery has been applied to various previous studies, but Sentinel-2 optical satellite imagery has not been widely used. Currently, for global coverage, Sentinel-2 products are systematically processed and distributed to Level-1C (L1C) products which contain the Top-of-Atmosphere (TOA) reflectance. Furthermore, ESA plans a systematic global production of Level-2A(L2A) product including the atmospheric corrected Bottom-of-Atmosphere (BOA) reflectance considered the aerosol optical thickness and the water vapor content. Therefore, the Sentinel-2 L2A products are expected to enhance the reliability of image quality for overall coverage in the Sentinel-2 mission with enhanced spatial,spectral, and temporal resolution. The purpose of this work is a quantitative comparison Sentinel-2 L2A products and fully simulated image to evaluate the applicability of the Sentinel-2 dataset in cultivated land growing various kinds of crops in Korea. Reference image of Sentinel-2 L2A data was simulated by airborne hyperspectral data acquired from AISA Fenix sensor. The simulation imagery was compared with the reflectance of L1C TOA and that of L2A BOA data. The result of quantitative comparison shows that, for the atmospherically corrected L2A reflectance, the decrease in RMSE and the increase in correlation coefficient were found at the visible band and vegetation indices to be significant.
Epoxy compound was synthesized from bisphellol-A with epichlorophydrine. Epoxy compound and siloxane were emulsified conjugative one or another. The water repellency of silk fabrics was also highly improved by the treatment of epoxy-siloxane mixed emulsions containing stannic chloride and zirconium oxychloride. The maximum wrinkle recovery was obtained from the fabrics treated under the condition 2.5%-epoxy-siloxane emulsion at 16$0^{\circ}C$. The breaking elongation, the reflectance, the tensile strength and the bending properties of silk fabrics were not degraded severely by the treatment of epoxy-siloxane emulsion.
Carboxylic acid group gradient surface where the density of carboxylic acid groups changes gradually along the sample length was prepared. Carboxylic acid group gradient surface was produced by the treatment of low density polyethylene sheet using a corona with gradually increasing power, followed by the grad polymerization of acrylic acid. The prepared gradient surface was characterized by the measurement of water contact angle, Fourier-transform infrared spectroscopy in the attenuated total reflectance mode, and electron spectroscopy for chemical analysis.
The study is to analize the spectral characteristics of metamorphic rocks by their spectral reflectance curves obtained from CARY 17-D Spectrophotometer. Coarse grained rocks generally show strong absorption at 1.4 and 1.9 $\mu\textrm{m}$ due to preserved water inclusion in quartz of feldspar. The basic rocks show a broad absorption due to Fe$^{++}$ ion rich in mafic minerals. Strong absorption near 2.0$^+\mu\textrm{m}$ suggests existence of carbonate or clay minerals.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2009.05a
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pp.2073-2077
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2009
지구 온난화의 영향으로 생각되는 이상기온이 세계각지에서 발생하고 있고, 우리나라도 최근 몇 년 동안 각지에서 집중호우에 의한 재해가 발생하고 있다. 이러한 자연재해는 모든 분야에서 심각한 영향을 미치고 있으며, 이중 산과 택지개발 및 도로공사 등에서 발생하는 토사는 하천, 저수지, 댐 및 하구를 빠르게 메우고 탁수환경을 지속시켜 수질악화와 오염원이 되며 저서생태계에 많은 영향을 미치고 있는 실정이다. 또한 토사는 농업용저수지와 수리구조물의 수명을 단축시키고, 하상을 높여 흐름을 방해하거나 변화시켜 하천의 범람을 유도하기도 한다. 이와 같이 토사는 토사농도변화에 따라 인명피해와 재산피해를 초래하고 있어 그 특징을 다각도로 분석 파악할 필요성이 있다. 본 연구에서는 토사의 농도와 분광반사특성의 상호관계를 알아보기 위해 원격탐사(RS)기법을 이용하였다. 탁수환경을 분광복사계(Li-1800)를 이용하여 미리 제작한 2개의 수조(흑색, 백색) 안 토사(실트질, 모래질)의 농도를 변화시켜 반사값을 측정하였다. 측정된 반사값을 이용하여 토사농도에 따른 분광반사 특성을 파악하였고, 토사 정보를 추정하는데 유용한 파장영역에 대해 검토, 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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