Original Title: Comparison of Laser and Stereo Optical, SAR and InSAR Point Clouds from Air- and Space-Borne Sources in the Retrieval of Forest Inventory Attributes
Source: doi.org/10.3390/rs71215809
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការប្រៀបធៀបពពកចំណុច (Point Clouds) ឡាស៊ែរ និងអុបទិកស្ទេរ៉េអូ, SAR និង InSAR ពីប្រភពលើអាកាស និងអវកាស ក្នុងការទាញយកគុណលក្ខណៈសារពើភណ្ឌព្រៃឈើ

ចំណងជើងដើម៖ Comparison of Laser and Stereo Optical, SAR and InSAR Point Clouds from Air- and Space-Borne Sources in the Retrieval of Forest Inventory Attributes

អ្នកនិពន្ធ៖ Xiaowei Yu, Juha Hyyppä, Mika Karjalainen, Kimmo Nurminen, Kirsi Karila, Mikko Vastaranta, Ville Kankare, Harri Kaartinen, Markus Holopainen, Eija Honkavaara, Antero Kukko, Anttoni Jaakkola, Xinlian Liang, Yunsheng Wang, Hannu Hyyppä, Masato Katoh

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2015 Remote Sensing (MDPI)

វិស័យសិក្សា៖ Remote Sensing / Forestry

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះសិក្សាលើការស្វែងរកប្រភពទិន្នន័យពីចម្ងាយ (Remote Sensing) ដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងចំណាយតិច ជំនួសឱ្យការស្កេនឡាស៊ែរលើអាកាស (ALS) សម្រាប់ការធ្វើសារពើភណ្ឌព្រៃឈើលើផ្ទៃដីធំទូលាយ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រៀបធៀបទិន្នន័យពពកចំណុចត្រីវិមាត្រ (3D point clouds) ជាច្រើនប្រភេទ ដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Random Forests ដើម្បីទស្សន៍ទាយគុណលក្ខណៈព្រៃឈើនៅតំបន់ព្រៃ Evo ប្រទេសហ្វាំងឡង់។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Airborne Laser Scanning (ALS)
ការស្កេនឡាស៊ែរពីលើអាកាស
ផ្តល់លទ្ធផលប៉ាន់ស្មានត្រឹមត្រូវបំផុត មានសមត្ថភាពអាចទម្លុះគម្របព្រៃឈើដើម្បីវាស់ដល់ផ្ទៃដី និងអាចបង្កើតម៉ូដែលផ្ទៃដី (DTM) ដែលមានភាពច្បាស់លាស់។ មានតម្លៃថ្លៃខ្លាំង និងមិនសូវមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យលើផ្ទៃដីធំទូលាយញឹកញាប់នោះទេ។ កម្រិតកំហុស (RMSE) ទាបបំផុត គឺចន្លោះពី ៤.៦% ទៅ ១៥.៩% អាស្រ័យលើគុណលក្ខណៈព្រៃឈើដែលបានវាស់វែង។
Stereo Optical Imagery (WorldView-2 & Aerial)
រូបភាពអុបទិកស្ទេរ៉េអូ (ពីផ្កាយរណប និងអាកាសយាន)
មានតម្លៃធូរថ្លៃជាងក្នុងការគ្របដណ្តប់លើផ្ទៃដីធំ ហើយអាចផ្តល់លទ្ធផលប្រហាក់ប្រហែលនឹង ALS សម្រាប់ការវាស់កម្ពស់ និងម៉ាស់ជីវសាស្ត្រ។ មិនអាចវាស់ទម្លុះគម្របព្រៃឈើបានទេ ទាមទារឱ្យមានទិន្នន័យ DTM ពី ALS ជាមុន និងជួបការលំបាកក្នុងការចាប់រូបភាព (image matching) នៅតំបន់ដែលមានស្រមោល ឬចន្លោះប្រហោងព្រៃ។ កម្រិតកំហុស (RMSE) របស់ WorldView-2 គឺ ៦.៦% សម្រាប់កម្ពស់ដើមឈើ និង ១៦.២% សម្រាប់ម៉ាស់ជីវសាស្ត្រ។
InSAR (TanDEM-X)
អាំងទែហ្វេរ៉ូមេទ្រីរ៉ាដា
មិនទទួលរងឥទ្ធិពលពីពពក ឬអាកាសធាតុអាក្រក់ឡើយ ហើយផ្តល់លទ្ធផលល្អជាងរ៉ាដាហ្ក្រាមមេទ្រី។ ភាពត្រឹមត្រូវនៅមានកម្រិតទាបជាងប្រភពអុបទិក និង ALS ព្រមទាំងទាមទារទិន្នន័យ DTM ពីខាងក្រៅជានិច្ច។ កម្រិតកំហុស (RMSE) ៩.៥% សម្រាប់កម្ពស់ដើមឈើ និង ២០.៦% សម្រាប់ម៉ាស់ជីវសាស្ត្រសរុប។
SAR Radargrammetry (TerraSAR-X)
រ៉ាដាហ្ក្រាមមេទ្រី
គ្របដណ្តប់ផ្ទៃដីបានធំទូលាយ មិនរើសអាកាសធាតុ និងមានភាពងាយស្រួលក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យញឹកញាប់។ មានភាពសុក្រឹតទាបបំផុត និងមាននិន្នាការវាយតម្លៃលើស (overestimate) ចំពោះព្រៃឈើដែលមានម៉ាស់ជីវសាស្ត្រទាប។ កម្រិតកំហុស (RMSE) ខ្ពស់រហូតដល់ ១៣.៤% សម្រាប់កម្ពស់ និង ៣១.១% សម្រាប់បរិមាណឈើ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រទាំងនេះទាមទារការវិនិយោគខ្ពស់លើការទិញទិន្នន័យពីពាណិជ្ជកម្ម និងទាមទារកម្លាំងម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រធំៗសម្រាប់ដំណើរការទិន្នន័យពពកចំណុច (Point Clouds) ដែលមានទំហំធំ។ អ្វីដែលសំខាន់បំផុត វិធីសាស្ត្រផ្អែកលើរូបភាពទាំងអស់សុទ្ធតែត្រូវការទិន្នន័យដី (DTM) ដែលមានស្រាប់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងតំបន់ព្រៃឈើ Boreal (Evo, Finland) ដែលភាគច្រើនជាប្រភេទស្រល់មានរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញ និងមិនសូវក្រាស់។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានព្រៃត្រូពិច (Tropical Forests) ចម្រុះ ក្រាស់ និងមានច្រើនជាន់ កម្រិតភាពត្រឹមត្រូវនៃក្បួនដោះស្រាយ Image Matching អាចនឹងមានការថយចុះ ហើយរ៉ាដាអាចនឹងពិបាកទម្លុះទៅដល់ដីជាង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកទេសត្រីវិមាត្រ (3D) ទាំងនេះមានសក្ដានុពលខ្លាំងសម្រាប់ការធ្វើសារពើភណ្ឌព្រៃឈើនៅកម្ពុជា ជាពិសេសក្នុងយុគសម័យនៃការលក់ឥណទានកាបូន។

ការរួមបញ្ចូលគ្នានូវបច្ចេកទេសរូបភាពពីផ្កាយរណប និងទិន្នន័យ ALS មូលដ្ឋាន គឺជាយុទ្ធសាស្ត្រដ៏ល្អ និងចំណាយតិច ក្នុងការបង្កើតប្រព័ន្ធតាមដានព្រៃឈើថ្នាក់ជាតិប្រកបដោយនិរន្តរភាពសម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ស្វែងយល់ពីមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃទិន្នន័យ Point Clouds និង GIS: ចាប់ផ្តើមរៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធីកូដចំហរដូចជា QGIS, CloudCompare, ឬឧបករណ៍ LAStools ដើម្បីចេះបើក មើល និងទាញយកទិន្នន័យត្រីវិមាត្រពីឯកសារប្រភេទ .las.laz
  2. អនុវត្តបច្ចេកទេស Photogrammetry (បង្កើត 3D ពីរូបភាព 2D): ប្រើប្រាស់រូបភាពពី Drone ដែលមានស្រាប់ ហើយយកមកអនុវត្តជាមួយកម្មវិធី WebODM (Open Source) ឬ Agisoft Metashape ដើម្បីរៀនពីរបៀបបង្កើត Digital Surface Model (DSM) និងពពកចំណុចផ្អែកលើរូបភាព។
  3. សិក្សាអំពី Machine Learning សម្រាប់រុក្ខាប្រមាញ់: រៀនសរសេរកូដ Python ដោយផ្តោតលើបណ្ណាល័យ scikit-learn ពិសេសម៉ូដែល Random Forest Regression ដើម្បីបង្ហាត់ម៉ូដែលទស្សន៍ទាយម៉ាស់ជីវសាស្ត្រ ដោយប្រើប្រាស់លក្ខណៈកម្ពស់ (Height metrics) ជាធាតុចូល។
  4. ស្វែងយល់ពីទិន្នន័យរ៉ាដា (SAR Data Processing): ទាញយកទិន្នន័យរ៉ាដាឥតគិតថ្លៃ Sentinel-1 របស់ទីភ្នាក់ងារអវកាសអឺរ៉ុប (ESA) ហើយប្រើប្រាស់កម្មវិធី SNAP Tool ដើម្បីសាកល្បងវិភាគ និងស្វែងយល់ពីឥរិយាបថរលករ៉ាដានៅលើផ្ទៃព្រៃឈើ។
  5. បង្កើតគម្រោងសាកល្បងក្នុងសហគមន៍ព្រៃឈើ (Pilot Project): ជ្រើសរើសសហគមន៍ព្រៃឈើណាមួយក្នុងស្រុក រួចសាកល្បងបញ្ចូលគ្នារវាងទិន្នន័យពី Drone តូចៗ និងទិន្នន័យវាស់វែងផ្ទាល់ពីកន្លែង (Field Data) ដើម្បីព្យាករណ៍ពីកម្ពស់ និងទំហំដើមឈើ ដោយប្រៀបធៀបលទ្ធផលទៅនឹងវិធីសាស្ត្រដែលឯកសារនេះបានលើកឡើង។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Airborne Laser Scanning (ALS) បច្ចេកវិទ្យាវាស់វែងពីចម្ងាយដោយប្រើប្រព័ន្ធបាញ់ពន្លឺឡាស៊ែរពីយន្តហោះទៅកាន់ផ្ទៃដី ដើម្បីវាស់ចម្ងាយ និងបង្កើតជារូបភាពត្រីវិមាត្រ (3D) នៃផ្ទៃដី និងគម្របព្រៃឈើ ដោយវាមានសមត្ថភាពអាចបាញ់ទម្លុះចន្លោះស្លឹកឈើទៅដល់ដីបាន។ ដូចជាសត្វប្រចៀវដែលបញ្ចេញសំឡេងងងឹតដើម្បីស្ទាបស្ទង់ទីតាំងវត្ថុនៅពីមុខវាអញ្ចឹងដែរ ប៉ុន្តែបច្ចេកវិទ្យានេះប្រើពន្លឺឡាស៊ែរជំនួសវិញ។
Synthetic Aperture Radar (SAR) ប្រព័ន្ធរ៉ាដាដែលប្រើប្រាស់ចលនារបស់អង់តែន (នៅលើផ្កាយរណប ឬយន្តហោះ) ដើម្បីបង្កើតជារន្ធសិប្បនិម្មិត ដែលអាចចាប់យករូបភាពមានភាពច្បាស់ខ្ពស់ពីរលកអគ្គិសនីម៉ាញេទិក ហើយវាអាចដំណើរការបានទោះបីជាមានពពកក្រាស់ ឬនៅពេលយប់ងងឹតក៏ដោយ។ ដូចជាការថតរូបដោយប្រើពន្លឺភ្លើងហ្វា (Flash) ដ៏ខ្លាំងដែលអាចថតทะលុះអ័ព្ទ ឬពពកបាន ដោយមិនពឹងផ្អែកលើពន្លឺព្រះអាទិត្យឡើយ។
SAR Interferometry (InSAR) បច្ចេកទេសដែលយកទិន្នន័យរូបភាពរ៉ាដា (SAR) ពីរ ឬច្រើនដែលថតពីទីតាំងខុសគ្នាបន្តិចបន្តួច មកប្រៀបធៀបគ្នា ដើម្បីគណនារកកម្ពស់វត្ថុ ឬការប្រែប្រួលនៃផ្ទៃដី ដោយផ្អែកលើភាពខុសគ្នានៃដំណាក់កាលរលកសញ្ញា (Phase differences)។ ស្រដៀងនឹងភ្នែកទាំងពីររបស់យើងដែលសម្លឹងមើលវត្ថុមួយពីមុំខុសគ្នាបន្តិច ដើម្បីអាចប៉ាន់ស្មានថាវត្ថុនោះនៅជិតឬឆ្ងាយ ប៉ុន្តែនេះគឺការប្រើភ្នែករ៉ាដាពីផ្កាយរណបជំនួសវិញ។
Photogrammetry វិទ្យាសាស្ត្រនៃការវាស់វែងពីរូបថត ជាពិសេសការប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Image Matching លើរូបថតពីរសន្លឹក ឬច្រើនដែលមានមុំខុសគ្នា (Stereo images) ដើម្បីគណនារកទីតាំង 3D និងកម្ពស់របស់វត្ថុនានាលើគែមផែនដី។ ដូចជាការយករូបថតរាបស្មើ (2D) ជាច្រើនប៉ុស្តិ៍ពីជ្រុងខុសៗគ្នានៃរូបសំណាកមួយ មកផ្ដុំបញ្ចូលគ្នាដើម្បីសង់ជារូបសំណាកត្រីវិមាត្រ (3D) នៅក្នុងកុំព្យូទ័រ។
Digital Terrain Model (DTM) ម៉ូដែលទិន្នន័យកុំព្យូទ័រដែលតំណាងឱ្យកម្ពស់នៃផ្ទៃដីទទេសុទ្ធសាធ (Bare Earth) ដោយបានជម្រះរាល់វត្ថុដែលនៅពីលើដីចេញទាំងអស់ ដូចជាដើមឈើ អគារ ឬរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗទៀត។ ដូចជាការកោរសក់ចេញពីក្បាល ដើម្បីអាចមើលឃើញរាងរៅលលាដ៍ក្បាលពិតប្រាកដអញ្ចឹងដែរ។
Above Ground Biomass (AGB) ទម្ងន់សរុបនៃសារពាង្គកាយរុក្ខជាតិដែលមានជីវិត (ដូចជាតួដើម មែក និងស្លឹក) ដែលស្ថិតនៅពីលើផ្ទៃដី ដែលជាទូទៅត្រូវបានវាស់ជាតោនក្នុងមួយហិកតា ដើម្បីប្រើក្នុងការគណនាបរិមាណស្តុកកាបូនដែលព្រៃឈើផ្ទុក។ ប្រសិនបើយើងកាត់ដើមឈើទាំងអស់ក្នុងព្រៃមួយត្រឹមគល់ រួចយកផ្នែកខាងលើមកថ្លឹងទាំងអស់ នោះហើយគឺទម្ងន់ម៉ាស់ជីវសាស្ត្រ (AGB)។
Random Forests technique ជាក្បួនដោះស្រាយនៃម៉ាស៊ីនរៀន (Machine Learning) ដែលបង្កើតក្បួនតក្កវិទ្យា ឬ "ដើមឈើសម្រេចចិត្ត" (Decision Trees) ជាច្រើនដោយចៃដន្យ រួចយកលទ្ធផលមធ្យមនៃដើមឈើទាំងនោះមកធ្វើការទស្សន៍ទាយលទ្ធផលចុងក្រោយ ដើម្បីបញ្ចៀសកំហុស និងបង្កើនភាពសុក្រឹត។ ដូចជាការសួរយោបល់ពីមនុស្ស ១០០ នាក់ផ្សេងៗគ្នា មុននឹងសម្រេចចិត្តទិញផ្ទះមួយ ជាជាងជឿតាមការណែនាំរបស់មនុស្សតែម្នាក់។
Point Cloud បណ្តុំនៃចំណុចទិន្នន័យរាប់លាននៅក្នុងលំហត្រីវិមាត្រ (3D) ដែលចំណុចនីមួយៗមានកូអរដោនេ (X, Y, Z) តំណាងឱ្យផ្ទៃខាងក្រៅនៃវត្ថុដែលបានស្កេនដោយឡាស៊ែរ ឬបង្កើតពីរូបភាព។ ដូចជាពំនូកគ្រាប់ខ្សាច់រាប់លានគ្រាប់ ដែលអណ្តែតតម្រៀបគ្នាជារូបរាងដើមឈើ ឬអគារដ៏ល្អិតល្អន់នៅក្នុងអេក្រង់កុំព្យូទ័រ។
Radargrammetry វិធីសាស្ត្រទាញយកទិន្នន័យត្រីវិមាត្រ (3D) ដោយប្រើរូបភាពរ៉ាដា (SAR) ពីរផ្ទាំងដែលថតក្នុងមុំខុសគ្នា (stereo pair) មកផ្គូផ្គងគ្នា ស្រដៀងនឹងគោលការណ៍ Photogrammetry តែប្រើប្រាស់រលករ៉ាដាជំនួសឱ្យរលកពន្លឺអុបទិក។ ដូចជាការយកកែវយឺត (Binoculars) មកឆ្លុះមើលរូបភាពពីរសន្លឹក ដើម្បីឱ្យខួរក្បាលយើងមើលឃើញទិដ្ឋភាពនោះលឹបលេចជាលក្ខណៈ 3D។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖