Original Title: Estimating Mean Tree Crown Diameter using UAV Imagery Based on Multi Resolution and Watershed Segmentation Methods (Case study: Kheyrud Forest)
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការប៉ាន់ប្រមាណអង្កត់ផ្ចិតមធ្យមនៃមកុដដើមឈើ ដោយប្រើប្រាស់រូបភាព UAV ផ្អែកលើវិធីសាស្ត្របែងចែក Multi Resolution និង Watershed (ករណីសិក្សា៖ ព្រៃ Kheyrud)

ចំណងជើងដើម៖ Estimating Mean Tree Crown Diameter using UAV Imagery Based on Multi Resolution and Watershed Segmentation Methods (Case study: Kheyrud Forest)

អ្នកនិពន្ធ៖ V. Nasiri (University of Tehran), A.A. Darvishsefat (University of Tehran), H. Arefi (University of Tehran), M. Namiranian (University of Tehran)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020, Iranian Journal of Forest

វិស័យសិក្សា៖ Forestry and Remote Sensing

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយពីតម្រូវការក្នុងការប៉ាន់ប្រមាណអង្កត់ផ្ចិតមធ្យមនៃមកុដដើមឈើប្រកបដោយភាពត្រឹមត្រូវ និងចំណាយតិចសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងព្រៃឈើប្រកបដោយនិរន្តរភាព ដោយប្រើប្រាស់រូបភាពថតពីយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV) ជាជម្រើសជំនួសការវាស់វែងដោយផ្ទាល់ដែលចំណាយពេល និងថវិកាច្រើន។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើការហោះហើរថតរូបក្នុងរដូវកាលពីរផ្សេងគ្នា ដើម្បីបង្កើតគំរូកម្ពស់ឌីជីថល និងបានប្រៀបធៀបក្បួនដោះស្រាយការបែងចែករូបភាព (Segmentation algorithms) ចំនួនពីរដើម្បីកំណត់ព្រំដែនមកុដដើមឈើ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Multiresolution Segmentation (MRS) on Orthophoto Mosaic
ការបែងចែករូបភាពបែប Multiresolution (MRS) លើរូបភាព Orthophoto
អាចបែងចែកមកុដដើមឈើបានដោយពឹងផ្អែកលើលក្ខណៈរូបភាព (ពណ៌, រូបរាង, និងភាពរលោង)។ ដំណើរការបានល្អលើទិន្នន័យរូបភាពដែលមានកម្រិតភាពច្បាស់ខ្ពស់។ មានកំហុសខ្ពស់ជាងបន្តិច និងមានភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់ (Significant difference) ធៀបនឹងការវាស់វែងផ្ទាល់។ អត្រាប៉ាន់ស្មានលើស (Overestimation) អាចកើតមានដោយសារស្រមោល។ R² = 0.88, RMSE = 8.74%, MAE = 8.11%
Invert Watershed Segmentation (IWS) on Canopy Height Model (CHM)
ការបែងចែករូបភាពបែប Invert Watershed (IWS) លើគំរូកម្ពស់ដំបូលរុក្ខជាតិ (CHM)
ផ្តល់លទ្ធផលត្រឹមត្រូវបំផុត មិនមានភាពខុសគ្នាពីការវាស់ដោយផ្ទាល់ឡើយ ដោយសារវាពឹងផ្អែកលើការផ្លាស់ប្តូរកម្ពស់ដើមឈើជាក់ស្តែង។ ទាមទារការបង្កើតគំរូ DTM និង CHM ដែលមានភាពសុក្រឹតខ្ពស់ ដែលតម្រូវឱ្យមានការហោះហើរថតរូបពីររដូវកាលខុសគ្នា (មានស្លឹក និងជ្រុះស្លឹក)។ R² = 0.92, RMSE = 7.02%, MAE = 5.97% (លទ្ធផលល្អបំផុត)

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារធនធានយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV) ឧបករណ៍វាស់វែង GPS កម្រិតខ្ពស់ និងកម្មវិធីកុំព្យូទ័រឯកទេសសម្រាប់ការបែងចែករូបភាព។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងព្រៃ Kheyrud ប្រទេសអ៊ីរ៉ង់ ដែលជាតំបន់ភ្នំមានព្រៃឈើចម្រុះ និងមានរដូវស្លឹកឈើជ្រុះច្បាស់លាស់ដើម្បីផលិត DTM បានត្រឹមត្រូវ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដែលភាគច្រើនជាព្រៃត្រូពិចបៃតងជានិច្ច ការថតរូបភាពដើម្បីមើលឃើញផ្ទៃដីច្បាស់ (ដូចរដូវស្លឹកឈើជ្រុះ) អាចជួបការលំបាកខ្លាំង ដែលទាមទារឱ្យមានការកែសម្រួលវិធីសាស្ត្រក្នុងការបង្កើត DTM (ឧទាហរណ៍ អាចត្រូវពឹងផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យា LiDAR ជំនួសវិញ)។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាមានបញ្ហាប្រឈមជាមួយភាពក្រាស់នៃព្រៃត្រូពិចក៏ដោយ បច្ចេកទេសនេះនៅតែមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់កម្ពុជា ក្នុងការធ្វើសារពើភណ្ឌព្រៃឈើប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងចំណាយតិច។

ជារួម ការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងការប្រើប្រាស់ UAV និងកម្មវិធីបែងចែករូបភាពឆ្លាតវៃ គឺជាដំណោះស្រាយដ៏មានតម្លៃសម្រាប់ជំនួសកម្លាំងពលកម្មផ្ទាល់ និងជួយពន្លឿនការងារគ្រប់គ្រងព្រៃឈើនៅកម្ពុជាឱ្យកាន់តែមានភាពទំនើប។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាអំពីបច្ចេកវិទ្យា UAV Photogrammetry: ស្វែងយល់ពីគោលការណ៍ Structure from Motion (SfM) និងការហ្វឹកហាត់ប្រើប្រាស់កម្មវិធីដូចជា Agisoft Metashape ឬ Pix4D ដើម្បីដំណើរការរូបភាពពី Drone ឱ្យក្លាយទៅជា Orthophoto, Digital Surface Model (DSM) និង Digital Terrain Model (DTM)។
  2. រៀនពីការវិភាគទិន្នន័យកម្ពស់នៅក្នុងប្រព័ន្ធ GIS: ប្រើប្រាស់កម្មវិធី ArcGIS Pro ឬ QGIS ដើម្បីគណនាបង្កើត Canopy Height Model (CHM) ដោយអនុវត្តរូបមន្ត Raster Math ពោលគឺយកតម្លៃ DSM ដកតម្លៃ DTM ចេញ ដើម្បីទទួលបានកម្ពស់ដើមឈើសុទ្ធ។
  3. អនុវត្តបច្ចេកទេសបែងចែករូបភាព (Image Segmentation): ហ្វឹកហាត់ប្រើប្រាស់កម្មវិធី eCognition Developer ឬមុខងារ Segmentation នៅក្នុង QGIS/SAGA GIS ដើម្បីអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ Multiresolution Segmentation និង Invert Watershed Segmentation ដើម្បីកំណត់ព្រំដែនមកុដដើមឈើនីមួយៗ។
  4. ការប្រមូលទិន្នន័យជាក់ស្តែង និងការវាយតម្លៃកំហុស (Ground Truthing): ចុះអនុវត្តនៅតំបន់ព្រៃ ឬចម្ការសាកល្បង ដោយប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ DGPS (ឧទាហរណ៍ Trimble ឬ Garmin កម្រិតខ្ពស់) ដើម្បីវាស់ទីតាំង និងទំហំមកុដដើមឈើពិតប្រាកដ រួចប្រៀបធៀបទិន្នន័យនោះជាមួយលទ្ធផលពីកុំព្យូទ័រ ដើម្បីគណនាកំហុស RMSE និង MAE វាយតម្លៃភាពត្រឹមត្រូវ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Structure from Motion (SFM) ជាបច្ចេកទេសក្នុងអាកាសថតវិជ្ជា (Photogrammetry) ដែលប្រើប្រាស់រូបភាព 2D ថតត្រួតស៊ីគ្នាពីមុំផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីបង្កើតជារូបភាព 3D នៃផ្ទៃដីនិងវត្ថុផ្សេងៗនៅលើដី ដោយគណនាទីតាំងនិងកម្ពស់តាមរយៈការប្រែប្រួលនៃចំណុចរួមនៅក្នុងរូបភាពទាំងនោះ។ ដូចជាភ្នែកទាំងពីររបស់យើងដែលមើលវត្ថុមួយពីមុំខុសគ្នាបន្តិចបន្តួច ដែលជួយឱ្យខួរក្បាលយើងដឹងពីជម្រៅនិងរូបរាងត្រីមាត្រ (3D) របស់វត្ថុនោះ។
Orthophoto mosaic ជារូបភាពផែនទីដែលត្រូវបានតភ្ជាប់គ្នាចេញពីរូបថតអាកាសជាច្រើនសន្លឹក ហើយត្រូវបានកែតម្រូវកំហុសបញ្ញត្តិ (Distortion) ទីតាំង កម្ពស់ និងមុំកាមេរ៉ា ធ្វើឱ្យគ្រប់ចំណុចទាំងអស់នៅលើរូបភាពមានមាត្រដ្ឋានត្រឹមត្រូវដូចគ្នានឹងផែនទីពិតប្រាកដដោយគ្មានភាពវៀចវេរ។ ដូចជាការយកបំណែករូបភាពតូចៗរាប់រយសន្លឹកមកតភ្ជាប់គ្នា (Puzzle) រួចអ៊ុតឱ្យរាបស្មើ ដើម្បីក្លាយជាផ្ទាំងគំនូរផែនទីដ៏ធំមួយដែលមានខ្នាតត្រឹមត្រូវឥតខ្ចោះ។
Digital Terrain Model (DTM) ជាគំរូទិន្នន័យកម្ពស់ឌីជីថលដែលបង្ហាញតែពីកម្ពស់នៃផ្ទៃដីសុទ្ធសាធ ដោយបានលុបចេញនូវរាល់វត្ថុទាំងអស់នៅលើដីដូចជា ដើមឈើ អគារ និងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗ ដើម្បីបង្ហាញពីសណ្ឋានដីពិតៗ។ ដូចជាការប្រើប្រាស់វេទមន្តបោសសម្អាតរាល់សំណង់និងរុក្ខជាតិទាំងអស់ចេញពីផ្ទៃផែនដី ដោយបន្សល់ទុកតែរូបរាងភ្នំនិងជ្រលងដីទទេស្អាត។
Digital Surface Model (DSM) ជាគំរូទិន្នន័យកម្ពស់ឌីជីថលដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីផ្ទៃខាងលើបង្អស់នៃវត្ថុទាំងអស់នៅលើផែនដី ពោលគឺរាប់បញ្ចូលទាំងកម្ពស់ដើមឈើ ដំបូលអគារ និងវត្ថុផ្សេងៗទៀតដែលគ្របដណ្តប់លើដី។ ដូចជាការយកភួយដ៏ធំមួយមកគ្របពីលើភូមិមួយ រូបរាងកម្ពស់នៃភួយដែលពើងឡើងតាមដើមឈើ និងដំបូលផ្ទះ គឺជា DSM។
Canopy Height Model (CHM) ជាទិន្នន័យកម្ពស់ដែលទទួលបានពីការយកគំរូផ្ទៃសរុប (DSM) ដកចេញនូវគំរូផ្ទៃដី (DTM) ដើម្បីទាញយកតែកម្ពស់ពិតប្រាកដរបស់ដើមឈើ ឬរុក្ខជាតិ ដោយកាត់ចោលនូវឥទ្ធិពលនៃកម្ពស់ទួលឬភ្នំខាងក្រោមវា។ ដូចជាការយកកម្ពស់សរុបរបស់មនុស្សដែលកំពុងឈរលើកៅអី ដកចេញនូវកម្ពស់កៅអី ដើម្បីរកឱ្យឃើញថាតើមនុស្សនោះមានកម្ពស់ប៉ុន្មានពិតប្រាកដ។
Multiresolution Segmentation (MRS) ជាក្បួនដោះស្រាយដែលបែងចែករូបភាពទៅជាបំណែកតូចៗ (Pixels) រួចបន្តចងក្រងវាបញ្ចូលគ្នាជាក្រុមធំជាងមុនបន្តិចម្តងៗ ដោយផ្អែកលើភាពស្រដៀងគ្នានៃពណ៌ រូបរាង និងភាពរលោង ដើម្បីកំណត់ព្រំដែននៃវត្ថុណាមួយ (ក្នុងករណីនេះគឺមកុដដើមឈើ)។ ដូចជាការរៀបចំបំណែក Lego តូចៗដែលមានពណ៌ និងរាងស្រដៀងគ្នា ផ្គុំបញ្ចូលគ្នាឱ្យក្លាយជាប្លុកធំមួយ ដើម្បីងាយស្រួលសម្គាល់ថាវាជារូបអ្វី។
Invert Watershed Segmentation (IWS) ជាបច្ចេកទេសបែងចែករូបភាពដោយផ្អែកលើទិន្នន័យកម្ពស់ (CHM)។ វាកំណត់កំពូលដើមឈើជាចំណុចទាបបំផុត (Invert) ហើយធ្វើការក្លែងធ្វើជាការបង្ហូរទឹកចូលរហូតដល់ពេញ ដើម្បីរកមើលព្រំដែន (គែម) នៃមកុដដើមឈើនីមួយៗដែលបំបែកចេញពីគ្នាដោយចន្លោះប្រហោង។ ដូចជាការផ្កាប់ចានគោមជាច្រើនជាប់ៗគ្នា រួចចាក់ទឹកពីលើ។ កន្លែងដែលទឹកហូរបុកគ្នា គឺជាគែមព្រំដែននៃចាននីមួយៗ ដែលតំណាងឱ្យព្រំដែននៃមកុដដើមឈើ។
Root Mean Square Error (RMSE) ជារង្វាស់ស្ថិតិដែលប្រើសម្រាប់គណនាគម្លាត ឬកំហុសមធ្យមរវាងតម្លៃដែលបានព្យាករណ៍ (ប៉ាន់ស្មានដោយកុំព្យូទ័រ) និងតម្លៃពិតប្រាកដដែលបានវាស់វែងផ្ទាល់។ វាជាសូចនាករប្រាប់យើងថា តើម៉ូដែលរបស់យើងមានភាពសុក្រឹតកម្រិតណា។ ដូចជាការបាញ់ព្រួញទៅកាន់ផ្ទាំងស៊ីប។ RMSE គឺជាការវាស់ប្រវែងជាមធ្យមដែលប្រាប់យើងថា តើព្រួញទាំងនោះបាញ់ខុសគោលដៅចំកណ្តាលប៉ុន្មានសង់ទីម៉ែត្រ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖