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RedEdge를 사용한 폴란드 숲의 우박 피해 평가

  • 2021-09-01
  • Hit : 26

무인 항공기는 종종 우박과 같은 극단적인 기상 현상의 영향을 받은 장소에 신속하게 도착할수 있는 유일한 방법입니다. 2019년 6월16일 폴란드 올레지체 숲에는 소나무에 심각한 피해를 입히는 우박폭풍우가 내렸습니다. 그리고 Micasense 파트너인 Navigate가 피해를 평가하기 위해 고용 되었습니다.


심한 우박 폭풍은 농작물, 재산 및 산림에 치명적인 피해를 줄수 있는 직경 2cm 이상의 대형 우박을 생성합니다. 우박으로 인한 피해는 우박의 크기, 단위 면적당 돌 수, 풍속, 폭풍 지속 시간 및 폭풍 전후의 기상 조건을 포함한 여러 조건에 따라 달라집니다.
봄에는 식물에 싹이 트고 새로운 잎과 줄기가 자라나는 시기 인데, 그 과정에서 입는 우박 피해는 식물에 심각하게 작용을 하게 됩니다.

 숲, 특히 나무에서는 뿌리부터 줄기까지 우박에 의해 상처를 입거나 움푹 들어가게 되는데, 이로 인해 나무는 병원성 균류와 세균성 질병에 매우 취약하게 되며, 떨어진 고엽
1과 열매는 수확량 감소로 이어지게 됩니다.


피해 평가

산림의 우박피해를 측정하는 것은 과거에는 어렵고 드문 일이었습니다. 농부들은 농작물 피해를 계량화하기 위해 현장 조사를 신뢰하는 반면, 수목 관리원들은 숲의 크기가 크고, 지형에 대한 접근성이 떨어지기 때문에 우박 이후 모니터링을 하는 경우가 거의 없었습니다.
산림 모니터링은 위성 또는 유인항공기 기반 데이터를 사용하여 수행되는 경우가 종종 있었지만, 최근에는 수목 관리원들이 이전에 가질수 없었던 수준의 세부정보를 드론 기반 이미지가 대중화 되어 가면서 고해상도로 액세스 할 수 있게 되었습니다.
산림 생태계의 지속 가능성을 위협하는 생물적 현상의 빈도가 증가하고 폴란드 영토의 30%가 산림으로 뒤덮인 상황에서 지역 산림 관리인은 고해상도 이미지 획득을 용이하게 이용하는데 눈을 돌리고 있습니다.
폴란드의 대부분의 숲은 폴란드의 북부와 서부 지역에 있으며 올레지체 숲이 있는 최남단의 카르파티아 산맥도 있습니다. 그중 폴란드의 우박 폭풍은 북부 지역에서 자주 발생하고 Podkarpackie 지방에서는 일년에 평균2-3일 정도로 드뭅니다. 그러나 우박의 빈도는 심각도와는 별개 입니다. 2019년 6월16일 올레지체 숲에서는 산림 생태계를 위험에 빠뜨릴 정도로 심한 우박을 겪었습니다.


미션

2019년 8월에 서비스 제공업체인 Navigate를 고용하여 올레지체 숲의 22.4ha를 맵핑하고 피해를 평가했습니다.

Pix4D Capture에서 계획한 이 임무는 
Micasense RedEdge-MX가 장착된 DJI M600 Pro로 비행했습니다. 캡처된 데이터는 이후에 Pix4D Fields에서 처리되었으며 나무 꼭대기, 가늘고 두꺼운 가지, 나무 줄기등의 파편에 명확한 손상 징후가 나타났습니다. 우박으로 인한 상처는 전도성 세포층에 교란을 일으킬 만큼 깊어 수분의 이동을 제한합니다. 이는 수분결핍, 팽압손실2을 일으키며 점차 솔잎이 말라죽도록 만듭니다.

이 과정의 증상으로 잎의 색소가 옅은 녹색에서 짙은 붉은색으로 변했습니다. 첫 증상은 우박폭풍후 10일 만에 나타났습니다. 하지만, 우박폭풍 후 40일 이후부터는 붉은 잎사귀의 색이 더 진하게 감지되며 피해가 점차 악화 되었습니다. 소나무의 약 20%와 낙엽수의 1%가 넘는 피해였습니다.

왼쪽의 RGB이미지, 오른쪽의 소나무 스탠드 손상 영역의 반사율 맵(RED 밴드)

왼쪽의 RGB이미지, 오른쪽의 소나무 스탠드 손상 영역의 NDVI 맵

왼쪽의 RGB이미지, 오른쪽의 소나무 스탠드 손상 영역의 SIPI2 맵

왼쪽은 CIR맵, 오른쪽은 소나무 임목 피해 지역의 균질한 면적(ROI)을 기반으로 한 SCP입니다

<소나무 묘목 감별분류 별과> Coniferous-침엽수, Decidous-낙엽, Undergrowth-덤불


결과

Pix4Dmapper는 데이터에 대한 포괄적인 분석을 수행하는데 도움을 주었으며, 결과 분류맵에 따라 스트레스를 받고 손상된 나무가 있는 지역을 강조 표시 했습니다.
Pix4D mapper는 절단된 지역의 크기와 벌목된 목재의 양에 대한 정확한 계획을 세우는데 많은 도움이 되었습니다. 결과적으로 이 지역의 소나무의 13%정도만 절단되고 나머지는 보호가 가능했습니다


결론

산림 관리인들은 우박폭풍과 같은 현상을 모니터링하기 위해 고해상도 이미지를 캡처하고 분석하는 새로운 방법을 더욱 많이 사용하고 있습니다. 그 영향은 산림 생태계 기능에 중대한 영향을 미칠수 있습니다. 분석 도구 및 전문 지식과 결합된 다중 스펙트럼 이미지가 전략적 비즈니스 결정을 안내하고 정보를 제공하는 방법을 보여줍니다.

주석

1. 낙엽 [본문으로]
2. 팽압은 살아있는 식물 조직을 단단하게 만드는 것입니다. 식물 세포의 수분 손실로 인한 팽압의 손실은 꽃과 잎을 시들게 합니다. 팽압은 잎에서 기공의 개폐에 중요한 역할을 합니다.[본문으로]



출처: https://micasense.com/assessing-hail-damage-in-a-poland-forest-with-rededge/

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