Український журнал лісівництва та деревинознавства

ЗАПОБІГАННЯ ТА УПРАВЛІННЯ ЛІСОВИМИ ПОЖЕЖАМИ В ІМЕРСИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

ШуХуа Є, Пінтусорн Онпіум, Фанлі Ін
Завантажити статтю
Анотація

Глобальний тренд інноваційного розвитку суспільства позиціонує технології віртуальної реальності (VR) як невід'ємний інструмент в управлінському процесі. Метою дослідження є аналіз потенціалу використання імерсивних технологій у системі запобігання та ліквідації лісових пожеж. Дослідження проводилося з використанням спеціальних наукових методів – експерименту та статистичних методів описової та інференційної статистики. У ході дослідження визначено, що імерсивні технології зараз стрімко розвиваються від позиції інновації до практичного спектру інструментів. Встановлено, що їх впровадження в парадигмі політики природокористування позиціонується як перспективна необхідність і чинник інтенсифікації якості превентивної охорони довкілля. Уточнено сутність феномену імерсивних технологій та охарактеризовано їх складові, зокрема, об'єктивну, віртуальну та доповнену реальність. Досліджено потенціал імерсивних технологій в концепції розширення інструментарію сучасного фахівця галузі. Дослідження довело, що використання VR-додатків має значний потенціал позитивного впливу на зменшення кількості лісових пожеж та покращення стану лісових екосистем. У дослідженні проаналізовано специфіку використання імерсивних технологій у концепції запобігання та управління лісовими пожежами. Наведено приклад використання технологій віртуальної реальності в процесі моделювання ситуації запобігання пожежі на певній лісовій ділянці за допомогою VR-додатку в освітньому середовищі. У процесі дослідження особливостей використання технологій віртуальної реальності в екологічному моделюванні виокремлено переваги та ризики їх інтеграції. Результати дослідження можуть бути ефективно використані в практичному процесі реалізації концепції забезпечення сталого розвитку довкілля в частині профілактики лісових пожеж

Ключові слова

віртуальна реальність, доповнена реальність, застосування, моделювання, превентивний захист

ЦИТУВАТИ
Ye, S.H., Onpium, P., & Ying, F. (2024). Prevention and management of forest fires in an immersive environment. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 15(2), 59-78. https://doi.org/10.31548/forest/2.2024.59
Використані джерела

[1] Abid, F. (2020). A survey of machine learning algorithms based forest fires prediction and detection systems. Fire Technology, 57(2), 559-590. doi: 10.1007/s10694-020-01056-z.

[2] Aguayo, C., & Eames, C. (2023). Using mixed reality (XR) immersive learning to enhance environmental education. Journal of Environmental Education, 54(1), 58-71. doi: 10.1080/00958964.2022.2152410.

[3] Arifin, Y., Sastria, T.G., & Barlian, E. (2018). User experience metric for augmented reality application: A review. Procedia Computer Science, 135, 648-656. doi: 10.1016/j.procs.2018.08.221.

[4] Belytskyi, D., Yermolenko, R., Petrenko, K., & Gogota, O. (2023). Application of machine learning and computer vision methods to determine the size of NPP equipment elements in difficult measurement conditions. Machinery & Energetics, 14(4), 42-53. doi: 10.31548/machinery/4.2023.42.

[5] Buil, R., Piera, M.A., & Ginters, E. (2016). Multi-agent system simulation for urban policy design: Open space land use change problem. International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing, 7(2), article number 1642002. doi: 10.1142/S1793962316420022.

[6] Chandler, T., Richards, A.E., Jenny, B., Dickson, F., Huang, J., Klippel, A., Neylan, M., Wang, F., & Prober, S.M. (2021). Immersive landscapes: Modelling ecosystem reference conditions in virtual reality. Landscape Ecology, 37(5), 1293-1309. doi: 10.1007/s10980-021-01313-8.

[7] Chen, C. (2022). Immersive virtual reality to train preservice teachers in managing students’ challenging behaviours: A pilot study. British Journal of Educational Technology, 53(4), 998-1024. doi: 10.1111/bjet.13181.

[8] Cheng, K.H. (2021). Teachers’ perceptions of exploiting immersive virtual field trips for learning in primary education. Journal of Research on Technology in Education, 54(3), 438-455. doi: 10.1080/15391523.2021.1876576.

[9] Coban, M., Bolat, Y.I., & Goksu, I. (2022). The potential of immersive virtual reality to enhance learning: A meta-analysis. Educational Research Review, 36, article number 100452. doi: 10.1016/j.edurev.2022.100452.

[10] Declaration of Helsinki. (1975). Retrieved from https://www.wma.net/what-we-do/medical-ethics/declarationof-helsinki/.

[11] Enyedy, N., & Yoon, S. (2021). Immersive environments: Learning in augmented + Virtual reality. In International Handbook of Computer-Supported Collaborative Learning (pp. 389-405). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-65291-3_21.

[12] Erturk, E., & Reynolds, G.B. (2020). The expanding role of immersive media in education. In Proceedings of the International Conference on E-learning (pp. 191-194). International Association for Development of the Information Society Press.

[13] Hamilton, D., McKechnie, J., Edgerton, E., & Wilson, C. (2021). Immersive virtual reality as a pedagogical tool in education: A systematic literature review of quantitative learning outcomes and experimental design. Journal of Computers in Education, 8(1), 1-32. doi: 10.1007/s40692-020-00169-2.

[14] Hantson, S., Andela, N., Goulden, M.L., & Randerson, J.T. (2022). Human-ignited fires result in more extreme fire behavior and ecosystem impacts. Nature Communications, 13, article number 2717. doi: 10.1038/s41467-022-30030-2.

[15] Kerimkhulle, S., Kerimkulov, Z., Aitkozha, Z., Saliyeva, A., Taberkhan, R., & Adalbek, A. (2023). The classification of vegetations based on share reflectance at spectral bands. Lecture Notes in Networks and Systems, 724, 95-100. doi: 10.1007/978-3-031-35314-7_8.

[16] Khan, A., Hassan, B., Khan, S., Ahmed, R., & Abuassba, A. (2022). DeepFire: A novel dataset and deep transfer learning benchmark for forest fire detection. Journal of Mobile Information Systems, 2022(1), article number 5358359. doi: 10.1155/2022/5358359.

[17] Kuhail, M.A., ElSayary, A., Farooq, S., & Alghamdi, A. (2022). Exploring immersive learning experiences: A survey. Informatics, 9(4), article number 75. doi: 10.3390/informatics9040075.

[18] Lee, V.W., Hodgson, P., Chan, C.S., Fong, A., & Cheung, S.W. (2020). Optimising the learning process with immersive virtual reality and non-immersive virtual reality in an educational environment. International Journal of Mobile Learning and Organisation, 14(1), article number 21. doi: 10.1504/ijmlo.2020.103908.

[19] Liu, R., Wang, L., Koszalka, T.A., & Wan, K. (2022). Effects of immersive virtual reality classrooms on students’ academic achievement, motivation and cognitive load in science lessons. Journal of Computer Assisted Learning, 38(5), 1422-1433. doi: 10.1111/jcal.12688.

[20] Makransky, G., & Petersen, G.B. (2021). The cognitive affective model of immersive learning (CAMIL): A theoretical research-based model of learning in immersive virtual reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937-958. doi: 10.1007/s10648-020-09586-2.

[21] Marougkas, A., Troussas, C., Krouska, A., & Sgouropoulou, C. (2023). How personalized and effective is immersive virtual reality in education? A systematic literature review for the last decade. Multimedia Tools and Applications, 83(6), 18185-18233. doi: 10.1007/s11042-023-15986-7.

[22] Mashika, H., Klymenko, M., & Shumylo, N. (2024). Innovative technologies for tourism development in the Carpathian region. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 29(1), 43-51. doi: 10.62660/bcstu/1.2024.43.

[23] Nesterov, V. (2023). Integration of artificial intelligence technologies in data engineering: Challenges and prospects in the modern information environment. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 28(4), 82-92. doi: 110.62660/2306-4412.4.2023.82-90.

[24] Pang, Y., Li, Y., Feng, Z., Feng, Z., Zhao, Z., Chen, S., & Zhang, H. (2022). Forest fire occurrence prediction in China based on machine learning methods. Remote Sensing, 14(21), 5546. doi: 10.3390/rs14215546.

[25] Perey, C., Engelke, T., & Reed, C. (2011). Current status of standards for augmented reality. In Recent Trends of Mobile Collaborative Augmented Reality Systems (pp. 21-38). New York: Springer. doi: 10.1007/978-1-4419-9845-3_2.

[26] Pham, B.T., Jaafari, A., Avand, M., Al-Ansari, N., Du, T.D., Yen, H.P.H., Van Phong, T., Nguyen, D.H., Van Le, H., Mafi-Gholami, D., Prakash, I., Thuy, H.T., & Tuyen, T.T. (2020). Performance evaluation of machine learning methods for forest fire modeling and prediction. Symmetry, 12(6), article number 1022. doi: 10.3390/sym12061022.

[27] Sahal, R., Alsamhi, S.H., Breslin, J.G., & Ali, M.I. (2021). Industry 4.0 towards Forestry 4.0: Fire detection use case. Sensors, 21(3), article number 694. doi: 10.3390/s21030694.

[28] Sanabria, J.C., & Arámburo-Lizárraga, J. (2017). Enhancing 21st century skills with AR: Using the gradual immersion method to develop collaborative creativity. Eurasia Journal of Mathematics Science and Technology Education, 13(2), 487-501. doi: 10.12973/eurasia.2017.00627a.

[29] Semerikov, S.O., Vakaliuk, T.A., Mintii, I.S., Hamaniuk, V.A., Soloviev, V.N., Bondarenko, O.V., Nechypurenko, P.P., Shokaliuk, S.V., Moiseienko, N.V., & Shepiliev, D.S. (2021). Immersive E-learning resources: Design methods. In DHW 2021: Digital Humanities Workshop (pp. 37-47). New York: Association for Computing Machinery. doi: 10.1145/3526242.3526264.

[30] Seufert, C., Oberdörfer, S., Roth, A., Grafe, S., Lugrin, J.L., & Latoschik, M.E. (2022). Classroom management competency enhancement for student teachers using a fully immersive virtual classroom. Computers & Education, 179, article number 104410. doi: 10.1016/j.compedu.2021.104410.

[31] Shen, Y., Wang, Z., Li, M., Yuan, J., & Gu, Y. (2022). An empirical study of geography learning on students’ emotions and motivation in immersive virtual reality. Frontiers in Education, 7, article number 831619. doi: 10.3389/feduc.2022.831619.

[32] Sivrikaya, F., & Küçük, M. (2022). Modeling forest fire risk based on GIS-based analytical hierarchy process and statistical analysis in Mediterranean region. Ecological Informatics, 68, article number 101537. doi: 10.1016/j.ecoinf.2021.101537.

[33] Sneed, J.C., Deringer, S.A., & Hanley, A. (2021). Nature connection and 360-degree video: An exploratory study with immersive technology. Journal of Experiential Education, 44(4), 378-394. doi: 10.1177/10538259211001568.

[34] Tang, Y.M., Chau, K.Y., Kwok, A.P.K., Zhu, T., & Ma, X. (2022). A systematic review of immersive technology applications for medical practice and education – Trends, application areas, recipients, teaching contents, evaluation methods, and performance. Educational Research Review, 35, article number 100429. doi: 10.1016/j.edurev.2021.100429.

[35] van Wees, D., Van Der Werf, G.R., Randerson, J.T., Andela, N., Chen, Y., & Morton, D.C. (2021). The role of fire in global forest loss dynamics. Global Change Biology, 27(11), 2377-2391. doi: 10.1111/gcb.15591.

[36] Yerzhanova, A.E., Kerimkhulle, S.Y., Abdikerimova, G.B., Makhanov, M., Beglerova, S.T., & Taszhurekova, Z.K. (2021). Atmospheric correction of landsat-8 / Oli data using the flaash algorithm: Obtaining information about agricultural crops. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 99(13), 3110-3119.

[37] Zhu, E., Lilienthal, A., Shluzas, L.A., Masiello, I., & Zary, N. (2015). Design of mobile augmented reality in health care education: A theory-driven framework. JMIR Medical Education, 1(2), article number e10. doi: 10.2196/mededu.4443.