Landsat 8 OLI 영상을 이용한 산불탐지: 2019년 호주 산불을 사례로 = Active Fire Detection Using Landsat 8 OLI Images: A Case of 2019 Australia Fires

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent global warming and anthropogenic activities have caused more frequent and massive wildfires with longer durations and more significant damages. MODIS has been monitoring global wildfires for almost 20 years, and GK2A and Himawari-8 are observing the wildfires in East Asia 144 times a day. However, the spatial resolution of 1 to 2 km is not sufficient for the detection of small and medium-size active fires, and therefore the studies on the active fire detection using high-resolution images are essential. However, there is no official product for the high-resolution active fire detection. Hence, we implemented the active fire detection algorithm of Landsat 8 and carried out a high-resolutionbased detection of active fires in Australia in 2019, followed by the comparisons with the products of Himawari-8 and MODIS. Regarding the intense fires, the three satellites showed similar results, whereas the weak igniting and extinguishing fires or the fires in narrow areas were detected by only Landsat 8 with a 30m resolution. Small-sized fires, which are the majority in Korea, can be detected by the highresolution satellites such as Landsat 8, Sentinel-2, Kompsat-3A, and the forthcoming Kompsat-7. Also, a comprehensive analysis together with the geostationary satellites in East Asia such as GK2A, Himawari- 8, and Fengyun-3 will help the interoperability and the improvement of spatial and temporal resolutions.

국문 초록 (Abstract)

최근 지구온난화 및 인간 활동 등에 의해 전지구적으로 산불발생이 빈번해지고 있으며, 산불의 규모가대형화되고 지속기간이 길어지는 경향을 보이면서, 산불 피해 또한 급증하고 있다. MODIS는 20년 가까이 전지구 산불탐지 정보를 제공하고 있고, GK2A와 Himawari-8은 1일 144회의 빈도로 동아시아권의 산불감시를 수행하고 있지만, 1~2 km의 공간해상도는 중·소 규모 산불탐지에 있어서는 충분하지 않으므로 고해상도 위성영상을 이용한 산불탐지 연구가 반드시 필요하다. 그러나 타고있는 산불탐지(active fire detection)에 대한 고해상도 산출물은 현재 공식적으로 존재하지 않는다. 이에, 본연구에서는 Landsat 8 산불탐지 알고리듬을 구현하여고해상도 산불탐지를 수행하였으며, 최근의 대표적인 산불사례인 2019년 12월 호주 대형산불에 대하여 Landsat 8 탐지 결과를 Himawari-8, MODIS 산출물과 비교하였다. 강한 산불의 경우에는 세 위성 모두 유사한 결과를 보였지만, 타기 시작하거나 진화되고 있는 약한 산불 및 좁은 지역에 발생한 산불은 30m 해상도의 Landsat 8에서만 탐지되었고, 1~2 km 해상도의 Himawari-8나 MODIS에서는 탐지되지 않는 경향이 있었다. 우리나라와 같이소규모 산불이 대부분인 경우에는 Landsat 8, Sentinel-2, Kompsat-3A, 그리고 2021년 발사예정인 Kompsat-7과같은 고해상도 위성을 이용한 산불탐지가 가능할 것이며, GK2A, Himawari-8, Fengyun-3 등 동아시아 정지궤도위성의 탐지결과와 함께 종합적인 분석을 수행한다면, 시간해상도와 공간해상도를 현재보다 향상시키는 것이가능할 것이다. 이러한 진보된 산불감시를 위해서는 우리나라의 복잡지형에 보다 적합한 한국형 고해상도 산불탐지 알고리듬의 개발이 무엇보다 선행되어야 할 것이다.

참고문헌 (Reference)

1 박성욱, "고해상도 위성영상과 Fully Convolutional Network를 활용한 산림재해 피해지 탐지" 한국사진지리학회 28 (28): 87-101, 2018

2 Irons, J. R., "The next landsat satellite : the landsat data continuity mission" 112 : 11-21, 2012

3 Giglio, L., "The collection 6 MODIS active fire detection algorithm and fire products" 178 : 31-41, 2016

4 Roy, D. P., "Landsat-8 : Science and product vision for terrestrial global change research" 145 : 154-172, 2014

5 원명수, "Landsat 영상으로부터 정규탄화지수 추출과 산불피해지역 및 피해강도의 정량적 분석" 한국지리정보학회 10 (10): 80-92, 2007

6 USGS, "Landsat Science Products"

7 Murphy, S. W., "HOTMAP : Global hot target detection at moderate spatial resolution" 177 : 78-88, 2016

8 Dwyer, J., "Global spatial and temporal distribution of vegetation fire as determined from satellite observations" 21 : 1289-1302, 2000

9 Kumar, S. S., "Global operational land imager Landsat-8 reflectance-based active fire detection algorithm" 11 (11): 154-178, 2018

10 Giglio, L., "Global distribution and seasonality of fires as observed with the Terra and Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)sensors" 2006 : 111-, 2006

11 Ichoku, C., "Global characterization of biomass-burning patterns using satellite measurements of fire radiative energy" 112 : 2950-2962, 2008

12 Soo-Jin Lee, "Detection of Wildfire-Damaged Areas Using Kompsat-3 Image: A Case of the 2019 Unbong Mountain Fire in Busan, South Korea" 대한원격탐사학회 36 (36): 29-39, 2020

13 Jang, E., "Detection and monitoring of forest fires using Himawari-8 geostationary satellite data in South Korea" 11 (11): 271-, 2019

14 Steffen, W., "Dangerous summer:escalating bushfire, heat and drough risk" Climate Council of Australia Ltd 2019

15 FLAASH, "Atmospheric correction moduel: QUAC and FLAASH User’s Guide:Version 4.7" ITT Visual Information Solutions Inc

16 Youn, Y. -C, "Assessment of social costs of forest fire: Case of forest fire of spring 2000 in the East coast area of South Korea" 8 (8): 72-81, 2000

17 Schroeder, W., "Active fire detection using Landsat-8/OLI data" 185 : 210-220, 2016

18 Giglio, L., "Active fire detection and characterization with the advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer(ASTER)" 112 : 3055-3063, 2008