Original Title: Derivation of forest inventory parameters from high-resolution satellite imagery for the Thunkel area, Northern Mongolia. A comparative study on various satellite sensors and data analysis techniques.
Source: ediss.uni-goettingen.de
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការទាញយកប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើពីរូបភាពផ្កាយរណបកម្រិតច្បាស់ខ្ពស់សម្រាប់តំបន់ Thunkel ភាគខាងជើងប្រទេសម៉ុងហ្គោលី៖ ការសិក្សាប្រៀបធៀបលើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាផ្កាយរណបផ្សេងៗ និងបច្ចេកទេសវិភាគទិន្នន័យ

ចំណងជើងដើម៖ Derivation of forest inventory parameters from high-resolution satellite imagery for the Thunkel area, Northern Mongolia. A comparative study on various satellite sensors and data analysis techniques.

អ្នកនិពន្ធ៖ Holger Vogt (Georg-August-Universität Göttingen)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021

វិស័យសិក្សា៖ Remote Sensing and Forestry

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ព្រៃឈើនៅប្រទេសម៉ុងហ្គោលីកំពុងរងការរិចរិលយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដោយសារសកម្មភាពមនុស្ស និងភ្លើងព្រៃ ខណៈដែលទិន្នន័យសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើកម្រិតតំបន់នៅមានកម្រិត និងមិនសូវមានភាពត្រឹមត្រូវដែលអាចជឿទុកចិត្តបានសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងប្រកបដោយចីរភាព។ កង្វះខាតព័ត៌មានលម្អិតនេះទាមទារឱ្យមានការសិក្សាវាយតម្លៃពីប្រសិទ្ធភាពនៃបច្ចេកវិទ្យាថ្មីៗ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានប្រើប្រាស់ការចុះវាស់វែងផ្ទាល់នៅទីតាំង រួមផ្សំជាមួយនឹងការវិភាគរូបភាពពីយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV) និងផ្កាយរណបកម្រិតច្បាស់ខ្ពស់ដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកទេសបែងចែកចំណាត់ថ្នាក់តាមរយៈការរៀនដោយម៉ាស៊ីន (Machine Learning)។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Object-Based Image Analysis (OBIA) + Random Forest
ការវិភាគរូបភាពផ្អែកលើវត្ថុ (OBIA) រួមផ្សំជាមួយ Random Forest
មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ចំពោះរូបភាពដែលមានកម្រិតច្បាស់ខ្លាំង (High-resolution) ដោយវាប្រមូលផ្ដុំភីកសែលទៅជាវត្ថុមានអត្ថន័យ ដូចជាមកុដដើមឈើ។ វាជួយកាត់បន្ថយបញ្ហាគ្រាប់អុចៗ (Salt and pepper effect) នៅក្នុងរូបភាព។ ងាយនឹងមានបញ្ហាបែងចែកវត្ថុខុស (Over/Under-segmentation) ប្រសិនបើការកំណត់មាត្រដ្ឋាន (Scale parameter) មិនបានល្អ។ វាទាមទារការកែសម្រួលដោយដៃច្រើនសម្រាប់ព្រៃដែលក្រាស់។ សម្រេចបានភាពត្រឹមត្រូវទូទៅពី 66% ទៅ 98% អាស្រ័យលើប្រភេទផ្កាយរណប (WorldView-2 ទទួលបានលទ្ធផលល្អបំផុត) និងចំណាត់ថ្នាក់ប្រភេទដើមឈើ។
Pixel-based Classification + Support Vector Machine (SVM) / Random Forest
ការធ្វើចំណាត់ថ្នាក់រូបភាពផ្អែកលើភីកសែល ជាមួយ SVM ឬ Random Forest
ដំណើរការលឿនជាង OBIA និងស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ទិន្នន័យផ្កាយរណបកម្រិតមធ្យមដូចជា Sentinel-2 និង Landsat 8។ វាមានភាពបត់បែននិងអាចទាញយកលក្ខណៈពិសេសពី Spectral bands ច្រើន។ មិនសូវមានប្រសិទ្ធភាពលើរូបភាពដែលមានកម្រិតច្បាស់ខ្លាំងពេក (ដូចជារូបភាពពី UAV) ព្រោះវាបង្កើតជា Noise ច្រើននៅពេលភីកសែលនីមួយៗចាប់យករូបភាពមែកឬស្លឹកឈើ។ ជាមួយទិន្នន័យ Sentinel-2 ក្បួនដោះស្រាយនេះសម្រេចបានភាពត្រឹមត្រូវរហូតដល់ប្រហែល 88% ក្នុងការកំណត់តំបន់ព្រៃនិងប្រភេទដើមឈើលេចធ្លោ។
UAV Photogrammetry (Structure from Motion - SfM)
ការវាស់វែងតាមរូបថតពីយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (SfM-MVS)
អាចទាញយកកម្ពស់ដើមឈើ និងអង្កត់ផ្ចិតមកុដដើមឈើបានយ៉ាងច្បាស់លាស់ ដោយចំណាយថវិកាតិចជាងការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា LiDAR។ ជួបការលំបាកខ្លាំងនៅតំបន់ព្រៃក្រាស់ដែលកាមេរ៉ាមិនអាចមើលធ្លុះដល់ដី និងទាមទារការហោះហើរដែលមានភាពត្រួតស៊ីគ្នានៃរូបភាពខ្ពស់បំផុត (>90%)។ សម្រេចបានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការវាស់កម្ពស់ដើមឈើទោល ដោយមានតម្លៃ R² ធំជាង 0.9 និងកម្រិតលម្អៀង (RMSE) ត្រឹមតែប្រហែល 1.15 ម៉ែត្រប៉ុណ្ណោះ បៀបធៀបនឹងការវាស់ផ្ទាល់។
k-Nearest Neighbor (k-NN) Regression
តំរែតំរង់ k-Nearest Neighbor សម្រាប់ប៉ាន់ស្មានទិន្នន័យព្រៃឈើ
ងាយស្រួលក្នុងការធ្វើសមាហរណកម្មទិន្នន័យពីផ្កាយរណប និងទិន្នន័យចុះវាស់វែងផ្ទាល់ (Field data) ដើម្បីប៉ាន់ស្មានទិន្នន័យលើផ្ទៃដីធំទូលាយ។ ទាមទារឱ្យមានទិន្នន័យចុះវាស់វែងផ្ទាល់ (Sample plots) ច្រើនទីតាំងទើបអាចទទួលបានលទ្ធផលត្រឹមត្រូវ (យ៉ាងហោចណាស់ 50 ទីតាំង)។ ទទួលបានលទ្ធផលល្អបង្គួរសម្រាប់ការប៉ាន់ស្មានផ្ទៃមុខកាត់ដើមឈើ (Basal Area) តែបរាជ័យក្នុងការប៉ាន់ស្មានបរិមាណឈើ (Timber Volume) ដោយសារទិន្នន័យសាកល្បងមានតិចតួចពេក។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារការវិនិយោគខ្ពស់លើឧបករណ៍ប្រមូលទិន្នន័យ កម្លាំងម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រ និងកម្មវិធីកែច្នៃរូបភាព ទោះបីជាទិន្នន័យផ្កាយរណបមួយចំនួនអាចទាញយកបានដោយឥតគិតថ្លៃក៏ដោយ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅតំបន់ព្រៃ Taiga ក្បែរតំបន់ Thunkel ភាគខាងជើងប្រទេសម៉ុងហ្គោលី ដែលមានអាកាសធាតុត្រជាក់ស្ងួត និងមានប្រភេទដើមឈើតិចតួច (ស្រល់ និងឡារីក)។ លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើនៅទីនោះមានភាពស្រឡះ និងខុសគ្នាស្រឡះពីព្រៃល្បោះឬព្រៃស្រោងនៅកម្ពុជា។ នេះមានន័យថា ក្បួនដោះស្រាយមួយចំនួនដូចជាការបែងចែកមកុដដើមឈើ (Crown segmentation) ដែលដំណើរការបានល្អនៅម៉ុងហ្គោលី អាចនឹងជួបការលំបាកខ្លាំងនៅពេលយកមកអនុវត្តលើព្រៃឈើចម្រុះនិងក្រាស់ឃ្មឹកនៅកម្ពុជា។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាស្ថានភាពព្រៃឈើមានភាពខុសគ្នាក៏ដោយ បច្ចេកទេសនិងវិធីសាស្ត្រដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងការសិក្សានេះពិតជាមានប្រយោជន៍ និងអាចយកមកអនុវត្តបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ការវាយតម្លៃធនធានព្រៃឈើនៅប្រទេសកម្ពុជា។

ជារួម បច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយដ៏មានសក្តានុពល និងចំណាយតិច សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងធនធានធម្មជាតិនៅកម្ពុជា ប្រសិនបើមានការកែសម្រួលម៉ូដែល (Models) ឱ្យស្របតាមបរិបទនៃព្រៃឈើត្រូពិច។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ សិក្សាពីការទាញយកនិងកែច្នៃទិន្នន័យផ្កាយរណបឥតគិតថ្លៃ: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមរៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធី SNAPGoogle Earth Engine ដើម្បីទាញយកនិងអនុវត្តការកែតម្រូវបរិយាកាស (Atmospheric correction) លើទិន្នន័យ Sentinel-2 និង Landsat 8
  2. ជំហានទី២៖ អនុវត្តការចងក្រងរូបភាព 3D ពីយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV): អនុវត្តការរៀបចំផែនការហោះហើរដោយប្រើប្រាស់កម្មវិធី Pix4DCapture រួចយកទិន្នន័យរូបភាពមកបង្កើតជា Canopy Height Model (CHM) តាមរយៈកម្មវិធី Agisoft MetashapeWebODM
  3. ជំហានទី៣៖ សិក្សាពីការធ្វើចំណាត់ថ្នាក់រូបភាពដោយប្រើ Machine Learning: ប្រើប្រាស់កម្មវិធី QGIS ដោយដំឡើង Plugin បន្ថែម (ឧទាហរណ៍ Semi-Automatic Classification Plugin) ដើម្បីអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ Random ForestSupport Vector Machine សម្រាប់ការបែងចែកប្រភេទគម្របដី។
  4. ជំហានទី៤៖ ចុះអនុវត្តការវាស់វែងទិន្នន័យព្រៃឈើផ្ទាល់នៅទីតាំង: រៀបចំក្រុមចុះប្រមូលទិន្នន័យ Ground Truthing (ដូចជាការវាស់អង្កត់ផ្ចិត DBH, កម្ពស់ដើមឈើ, ទីតាំង GPS) ដើម្បីយកមកផ្ទៀងផ្ទាត់និងវាយតម្លៃភាពត្រឹមត្រូវនៃទិន្នន័យផ្កាយរណបដែលបានវិភាគរួច។
  5. ជំហានទី៥៖ ពិសោធន៍ជាមួយការវិភាគផ្អែកលើវត្ថុ (OBIA): ស្វែងយល់ពីគោលការណ៍ Image Segmentation ដោយប្រើប្រាស់កម្មវិធី eCognitionOrfeo ToolBox (OTB) នៅក្នុង QGIS ដើម្បីស្រង់យកទិន្នន័យមកុដដើមឈើនីមួយៗពីទិន្នន័យ UAV។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Object-Based Image Analysis (OBIA) ជាបច្ចេកទេសវិភាគរូបភាពដែលមិនត្រឹមតែពឹងផ្អែកលើពណ៌នៃភីកសែល (pixels) នីមួយៗនោះទេ តែវាផ្តុំភីកសែលទាំងនោះទៅជាវត្ថុ (objects) ដោយផ្អែកលើរូបរាង ទំហំ និងវាយនភាព (texture) មុននឹងធ្វើចំណាត់ថ្នាក់ ឧទាហរណ៍ដូចជាការបែងចែកមកុដដើមឈើជាដើម។ វាប្រៀបដូចជាការផ្គុំរូបភាពជីកសរ (Jigsaw puzzle) ដែលយើងមិនមើលត្រឹមតែពណ៌នៃបំណែកនីមួយៗទេ តែយើងផ្គុំវាជារូបរាងសិនទើបដឹងថាវាជារូបអ្វីពិតប្រាកដ។
Structure from Motion (SfM) ជាក្បួនដោះស្រាយក្នុងបច្ចេកវិទ្យា Photogrammetry ដែលប្រើប្រាស់រូបថត 2D ច្រើនសន្លឹកថតពីជ្រុងផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីបង្កើតជាទម្រង់ 3D នៃវត្ថុ ឬទីតាំងណាមួយ ដោយស្វែងរកចំណុចត្រួតស៊ីគ្នានៃរូបថតទាំងនោះ។ វាដូចជាពេលដែលយើងបិទភ្នែកម្ខាងពុំសូវដឹងពីជម្រៅ តែពេលបើកភ្នែកទាំងសងខាងយើងដឹងថាវត្ថុណានៅជិតឬឆ្ងាយអញ្ចឹងដែរ ដោយប្រើរូបភាពច្រើនជ្រុងដើម្បីបង្កើតទិដ្ឋភាព 3D។
Canopy Height Model (CHM) ជាគំរូទិន្នន័យ 3D ដែលបង្ហាញពីកម្ពស់ពិតប្រាកដនៃរុក្ខជាតិឬដើមឈើ ដោយយកទិន្នន័យកម្ពស់ផ្ទៃខាងលើបំផុតនៃព្រៃ (DSM) ដកជាមួយទិន្នន័យកម្ពស់ដីទទេ (DTM)។ វាដូចជាការយកកម្ពស់សរុបនៃផ្ទះគិតទាំងដំបូល ដកនឹងកម្ពស់ទីតាំងដីដែលផ្ទះនោះសង់ពីលើ ដើម្បីទទួលបានកម្ពស់ពិតប្រាកដនៃតួផ្ទះតែម្តង។
Random Forest (RF) ជាក្បួនដោះស្រាយប្រភេទ Machine Learning ដែលបង្កើតជម្រើសបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (Decision Trees) ជាច្រើនបញ្ចូលគ្នា ដើម្បីធ្វើចំណាត់ថ្នាក់ទិន្នន័យ ឬទស្សន៍ទាយលទ្ធផល ដែលធ្វើឱ្យមានភាពសុក្រឹតខ្ពស់និងកាត់បន្ថយកំហុស។ វាដូចជាការសួរយោបល់ពីមនុស្ស ១០០ នាក់ផ្សេងគ្នា ហើយយកចម្លើយដែលភាគច្រើនឆ្លើយដូចគ្នាជាការសម្រេចចិត្តចុងក្រោយ ជៀសវាងការជឿលើមនុស្សតែម្នាក់។
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ជាសូចនាករដែលប្រើដើម្បីវាស់ស្ទង់សុខភាព និងដង់ស៊ីតេនៃរុក្ខជាតិ ដោយគណនាភាពខុសគ្នារវាងពន្លឺក្រហមដែលរុក្ខជាតិស្រូបយក (Red) និងពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត (Near-Infrared) ដែលវាចាំងត្រឡប់មកវិញ។ វាដូចជាការប្រើទែម៉ូម៉ែត្រវាស់កម្តៅដើម្បីដឹងថាមនុស្សមានជំងឺឬអត់ ដោយវាប្រើពន្លឺដើម្បីស្ទង់មើលថាតើព្រៃឈើកំពុងលូតលាស់ល្អឬមានភាពរិចរិល។
Support Vector Machine (SVM) ជាក្បួនដោះស្រាយការរៀនដោយម៉ាស៊ីន (Machine Learning) ដែលព្យាយាមគូសបន្ទាត់ ឬបង្កើតប្លង់ព្រំដែនដ៏ល្អបំផុត ដើម្បីបែងចែកក្រុមទិន្នន័យផ្សេងៗពីគ្នាឱ្យបានដាច់ស្រឡះល្អ ជាពិសេសប្រើក្នុងការបែងចែកប្រភេទដើមឈើក្នុងរូបភាពផ្កាយរណប។ វាប្រៀបដូចជាការសង់របងខណ្ឌចែករវាងហ្វូងចៀម និងហ្វូងពពែ ឱ្យនៅឆ្ងាយពីគ្នាតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន ដើម្បីកុំឱ្យច្រឡំគ្នាចូលហ្វូងតែមួយ។
Leaf Area Index (LAI) ជារង្វាស់ដែលគណនាទំហំផ្ទៃស្លឹកសរុបរបស់រុក្ខជាតិធៀបនឹងទំហំផ្ទៃដីដែលនៅពីក្រោមវា ដែលជួយឱ្យគេដឹងពីបរិមាណនៃការធ្វើរស្មីសំយោគ និងការហួតទឹករបស់ព្រៃឈើ។ វាដូចជាការគណនាថាតើឆ័ត្រមួយមានក្រណាត់ប៉ុន្មានស្រទាប់បាំងពីលើដី បើមានច្រើនស្រទាប់ មានន័យថាវាកាន់តែក្រាស់និងបាំងពន្លឺបានច្រើន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖