Original Title: Direct Estimation of Forest Aboveground Biomass from UAV LiDAR and RGB Observations in Forest Stands with Various Tree Densities
Source: doi.org/10.3390/rs17122091
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការប៉ាន់ប្រមាណដោយផ្ទាល់នូវជីវម៉ាសលើដីនៃព្រៃឈើតាមរយៈការសង្កេតដោយ UAV LiDAR និង RGB ក្នុងតំបន់ព្រៃដែលមានដង់ស៊ីតេដើមឈើផ្សេងៗគ្នា

ចំណងជើងដើម៖ Direct Estimation of Forest Aboveground Biomass from UAV LiDAR and RGB Observations in Forest Stands with Various Tree Densities

អ្នកនិពន្ធ៖ Kangyu So (McMaster University), Jenny Chau (McMaster University), Sean Rudd (Korotu Technology Inc.), Derek T. Robinson (University of Waterloo), Jiaxin Chen (Ontario Ministry of Natural Resources), Dominic Cyr (Environment and Climate Change Canada), Alemu Gonsamo (McMaster University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2025 (Remote Sens.)

វិស័យសិក្សា៖ Forestry and Remote Sensing

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការតាមដានបម្រែបម្រួលជីវម៉ាសលើដី (Aboveground Biomass - AGB) នៅក្នុងព្រៃឈើធំៗទាមទារពេលវេលា និងចំណាយច្រើនតាមរយៈវិធីសាស្ត្រជំរឿនព្រៃឈើប្រពៃណី។ ទោះបីជាការប្រើប្រាស់យន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV) អាចជួយដោះស្រាយបញ្ហានេះបានក្ដី វិធីសាស្ត្របច្ចុប្បន្ននៅតែជួបការលំបាកជាមួយរចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើស្មុគស្មាញ ឬតម្រូវឱ្យមានទិន្នន័យគូសចំណាំដោយដៃច្រើនសន្ធឹកសន្ធាប់សម្រាប់ការបង្ហាត់ម៉ូដែល។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរួមបញ្ចូលគ្នានូវក្បួនដោះស្រាយ LiDAR គ្មានការត្រួតពិនិត្យ (Unsupervised LiDAR algorithm) ជាមួយនឹងម៉ូដែល Deep Learning ស្វ័យត្រួតពិនិត្យ (Self-supervised deep learning model) សម្រាប់វិភាគរូបភាព RGB ដើម្បីប៉ាន់ស្មានកម្ពស់ដើមឈើ ទំហំមកុដ និងជីវម៉ាស។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Unsupervised LiDAR-only algorithm (MCWS)
ក្បួនដោះស្រាយ LiDAR គ្មានការគ្រប់គ្រង (MCWS)
អាចប៉ាន់ស្មានកម្ពស់ដើមឈើបានយ៉ាងល្អ និងមានអត្រារាវរកដើមឈើខ្ពស់ (93.06%) ជាពិសេសនៅតំបន់ព្រៃដែលមិនទាន់កាប់។ ពិបាកក្នុងការបែងចែកព្រំប្រទល់មកុដដើមឈើនៅពេលដើមឈើដុះជាន់គ្នា ឬមានកម្ពស់ប្រហាក់ប្រហែលគ្នាខ្លាំង។ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការប៉ាន់ស្មានជីវម៉ាសខាងលើដី (AGB) ទទួលបានត្រឹម Ra² = 0.29 ។
Self-supervised RGB deep learning model
ម៉ូដែល Deep Learning លើរូបភាព RGB រៀនដោយខ្លួនឯង
ផ្តល់ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការវាស់អង្កត់ផ្ចិតមកុដដើមឈើ និងប៉ាន់ស្មានជីវម៉ាស ដោយមិនតម្រូវឱ្យមានការគូសចំណាំទិន្នន័យ (Annotations) ដោយដៃមនុស្ស។ អត្រានៃការរាវរកដើមឈើមានកម្រិតទាបជាងបន្តិច (75.44%) ហើយដំណើរការមិនសូវល្អនៅតំបន់ព្រៃដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធស្មុគស្មាញ និងក្រាស់ពេក។ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការប៉ាន់ស្មានជីវម៉ាស (AGB) ទទួលបាន Ra² = 0.47 (កើនឡើង 18% ធៀបនឹងការប្រើ LiDAR តែឯង)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្រ្តនេះទាមទារការចំណាយធនធានខ្ពស់លើឧបករណ៍ប្រមូលទិន្នន័យពីអាកាស និងកម្លាំងម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រសម្រាប់ដំណើរការ Deep Learning។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងតំបន់ចម្ការស្រល់ (Temperate Coniferous Forest) ក្នុងរដ្ឋ Ontario ប្រទេសកាណាដា ដែលមានប្រភេទឈើ និងអាកាសធាតុខុសស្រឡះពីកម្ពុជា។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានព្រៃត្រូពិចដុះចម្រុះគ្នា មានស្លឹកធំៗ និងរចនាសម្ព័ន្ធស្មុគស្មាញ ការប្រើប្រាស់សមីការគណនាជីវម៉ាស (Allometric Equations) ពីតំបន់អឺរ៉ុបឬអាមេរិកខាងជើង នឹងមិនអាចផ្តល់លទ្ធផលត្រឹមត្រូវឡើយ ប្រសិនបើមិនមានការកែតម្រូវ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះជាមានបញ្ហាប្រឈមលើភាពខុសគ្នានៃប្រភេទព្រៃឈើ បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលខ្លាំងសម្រាប់កម្ពុជាក្នុងការធ្វើទំនើបកម្មការតាមដានធនធានធម្មជាតិ។

សរុបមក វិធីសាស្ត្រនេះអាចកាត់បន្ថយការចំណាយលើកម្លាំងពលកម្ម និងពេលវេលាក្នុងការជំរឿនព្រៃឈើនៅកម្ពុជា តែទាមទារការបង្កើតសមីការជីវម៉ាសថ្មីដែលស្របនឹងប្រភេទឈើត្រូពិចក្នុងស្រុក។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. យល់ដឹងពីការប្រមូលទិន្នន័យ UAV និង LiDAR: និស្សិតត្រូវចាប់ផ្តើមសិក្សាពីរបៀបហៀបចំផែនការហោះហើរដ្រូន និងការថតយកទិន្នន័យរួមបញ្ចូលគ្នាដោយប្រើសេនស័រ LiDAR និងកាមេរ៉ា RGB តាមរយៈការអនុវត្តជាមួយ DJI Mission Planning ជាដើម។
  2. ជំនាញកែច្នៃទិន្នន័យ Point Cloud: រៀនពីរបៀបបំប្លែងទិន្នន័យ LiDAR ទៅជាម៉ូដែលកម្ពស់គម្របព្រៃឈើ (CHM) និងអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ Marker-Controlled Watershed Segmentation (MCWS) ដើម្បីកំណត់ព្រំប្រទល់មកុដដើមឈើ ដោយប្រើ Python ឬ R។
  3. អភិវឌ្ឍម៉ូដែល Deep Learning សម្រាប់រូបភាពព្រៃឈើ: សិក្សាពី Computer Vision ដោយផ្តោតលើការសរសេរកូដប្រើប្រាស់ DeepForest និង PyTorch ដើម្បីបង្កើតម៉ូដែលរាវរក និងគូសព្រំប្រទល់មកុដដើមឈើដោយស្វ័យប្រវត្តិពីរូបភាព RGB អាកាស។
  4. ការអភិវឌ្ឍសមីការ Allometric សមស្របនឹងកម្ពុជា: ប្រមូល និងវិភាគទិន្នន័យដើមឈើ (DBH ធៀបនឹងទំហំមកុដ) ពីមូលដ្ឋានទិន្នន័យក្នុងស្រុក ឬការស្រាវជ្រាវពីមុនៗក្នុងតំបន់អាស៊ីអាគ្នេយ៍ ដើម្បីជំនួសទិន្នន័យ Tallo របស់បរទេស តាមរយៈការប្រើប្រាស់ Scikit-Learn សម្រាប់ការធ្វើ Regression។
  5. ការចុះផ្ទៀងផ្ទាត់ផ្ទាល់ (Ground Truthing): រៀបចំចុះអនុវត្តផ្ទាល់នៅទីតាំងតូចណាមួយ (ឧ. ឧទ្យានជាតិគិរីរម្យ ឬចម្ការកៅស៊ូ) ដើម្បីវាស់វែង DBH និងកម្ពស់ដើមឈើដោយដៃ រួចយកមកប្រៀបធៀប និងវាយតម្លៃកម្រិតភាពត្រឹមត្រូវនៃម៉ូដែល AI ដែលបានបង្កើត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Aboveground biomass (AGB) ជាការវាស់វែងទម្ងន់សរុបនៃផ្នែកទាំងអស់របស់ដើមឈើដែលដុះនៅពីលើដី ដូចជា ដើម មែក ស្លឹក និងសំបក ដែលជាទូទៅត្រូវបានគេប្រើដើម្បីគណនាបរិមាណកាបូនដែលព្រៃឈើអាចស្តុកទុកបាន។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ គេប៉ាន់ស្មានទម្ងន់នេះតាមរយៈទិន្នន័យរូបភាពពីលើអាកាស។ ដូចជាការថ្លឹងទម្ងន់របស់ដើមឈើទាំងមូលតាំងពីគល់ដល់ចុង ដើម្បីដឹងថាវាមានទំហំនិងទម្ងន់ប៉ុន្មានដោយមិនបាច់កាប់វាផ្តួល។
Marker-controlled watershed segmentation (MCWS) ជាក្បួនដោះស្រាយ (Algorithm) ក្នុងកុំព្យូទ័រដែលប្រើដើម្បីបែងចែកព្រំប្រទល់មកុដដើមឈើនីមួយៗចេញពីគ្នា។ វាដំណើរការដោយយកចំណុចកំពូលនៃដើមឈើជាចំណុចកណ្តាល រួចក្លែងធ្វើការចាក់ទឹកបំពេញពីលើចុះក្រោម រហូតដល់ទឹកប៉ះទង្គិចគ្នាដើម្បីបង្កើតជាខ្សែព្រំប្រទល់ដើមឈើ។ ដូចជាការបន្តក់ទឹកពណ៌លើកំពូលភ្នំតូចៗដែលនៅក្បែរគ្នា ពេលទឹកហូរចុះមកជួបគ្នាត្រង់ជើងភ្នំ នោះវាបង្កើតបានជាខ្សែព្រំដែនបែងចែកភ្នំនីមួយៗ។
Self-supervised deep learning ជាវិធីសាស្ត្របង្រៀនបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ឱ្យរៀនស្គាល់ទម្រង់មកុដដើមឈើពីរូបភាពកាមេរ៉ាដោយខ្លួនឯង តាមរយៈការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យព្រាងដែលទាញចេញពីម៉ាស៊ីន LiDAR ជាជាងការប្រើប្រាស់មនុស្សឱ្យអង្គុយគូសចំណាំ (Label) ដើមឈើមួយៗដោយផ្ទាល់ដៃដើម្បីបង្រៀនវា។ ដូចជាការឱ្យសិស្សរៀនគូររូបតាមគំរូដែលម៉ាស៊ីនព្រីនចេញមកស្រាប់ ជាជាងត្រូវមានគ្រូមកអង្គុយចាប់ដៃគូសបង្ហាញម្នាក់ម្តងៗ។
Allometric equations ជាសមីការគណិតវិទ្យាដែលប្រើដើម្បីប៉ាន់ស្មានទំហំ ឬទម្ងន់នៃផ្នែកពិបាកវាស់របស់ដើមឈើ (ដូចជា ជីវម៉ាស) ដោយផ្អែកលើទំហំដែលងាយស្រួលវាស់វែងជាង ដូចជា អង្កត់ផ្ចិតគល់ឈើ (DBH) ឬទទឹងមកុដដើមឈើ និងកម្ពស់។ ដូចជាការទស្សន៍ទាយទម្ងន់របស់មនុស្សម្នាក់ដោយគ្រាន់តែវាស់កម្ពស់ និងទំហំចង្កេះរបស់គេ តាមរយៈរូបមន្តដែលធ្លាប់បានធ្វើតេស្តត្រឹមត្រូវកន្លងមក។
Canopy height model (CHM) ជាទម្រង់ទិន្នន័យផែនទី 3D ដែលបង្ហាញតែពីកម្ពស់សុទ្ធរបស់គម្របព្រៃឈើធៀបនឹងផ្ទៃដី ដោយកាត់ផ្តាច់កម្ពស់ដី ឬភ្នំខាងក្រោមចោល ដើម្បីងាយស្រួលវាស់កម្ពស់ដើមឈែនីមួយៗបានយ៉ាងសុក្រឹតដោយប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ។ ដូចជាការយកកម្រាលព្រំរាបស្មើមួយមកក្រាលពីលើដីភ្នំ រួចវាស់តែកម្ពស់ដើមឈើណាដែលលេចចេញពីកម្រាលព្រំនោះ។
Light detection and ranging (LiDAR) ជាបច្ចេកវិទ្យាសេនស័រ (Sensor) ដែលបាញ់ពន្លឺឡាស៊ែររាប់លានគ្រាប់ទៅលើដី រួចវាស់ចំណាយពេលដែលពន្លឺនោះផ្លាតត្រលប់មកវិញ ដើម្បីបង្កើតជារូបភាព 3D នៃរចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើ វាស់កម្ពស់ និងឆ្លុះទម្លុះចន្លោះស្លឹកឈើបានយ៉ាងច្បាស់។ ដូចជាសត្វប្រចៀវដែលបញ្ចេញសំឡេងហើយស្តាប់អេកូដែលខ្ទាតមកវិញ ដើម្បីដឹងទីតាំង និងរូបរាងពិតប្រាកដរបស់វត្ថុនៅខាងមុខ។
Variable-retention harvesting (VRH) ជាបច្ចេកទេសគ្រប់គ្រងព្រៃឈើតាមរយៈការកាប់ឈើ ដោយរក្សាទុកដើមឈើមួយចំនួនឱ្យនៅរស់តាមទម្រង់ផ្សេងៗគ្នា (ឧទាហរណ៍៖ រក្សាទុកជាដុំៗ ឬទុកឱ្យនៅរាយប៉ាយ) ដើម្បីជួយរក្សាប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ី និងជំរុញការលូតលាស់ជីវម៉ាសរបស់កូនឈើថ្មីៗកុំឱ្យដណ្តើមពន្លឺគ្នា។ ដូចជាការកាត់សក់ដែលមិនកោរត្រងោលទាំងអស់ ប៉ុន្តែរក្សាសក់ខ្លះទុកជាដុំៗ ដើម្បីការពារស្បែកក្បាលពីពន្លឺថ្ងៃ និងទុកឱ្យសក់ថ្មីដុះមកស្អាតជាងមុន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖