Original Title: Evaluation of Different Spatial Interpolation Methods for IMERG Precipitation Zoning in Neyshabur Basin
Source: doi.org/10.22044/JHWE.2023.13019.1012
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការវាយតម្លៃវិធីសាស្ត្របំប៉ាន់តម្លៃចន្លោះក្នុងលំហផ្សេងៗគ្នាសម្រាប់ការបែងចែកតំបន់ទឹកភ្លៀង IMERG ក្នុងអាងទន្លេ Neyshabur

ចំណងជើងដើម៖ Evaluation of Different Spatial Interpolation Methods for IMERG Precipitation Zoning in Neyshabur Basin

អ្នកនិពន្ធ៖ M. Baseri (Shahrood University of Technology), E. Mahjoobi (Shahrood University of Technology)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Journal of Hydraulic and Water Engineering (JHWE)

វិស័យសិក្សា៖ Hydrology and Water Resources Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការវាស់វែងទិន្នន័យលំហបន្តផ្ទាល់គឺស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចទេដោយសារកង្វះស្ថានីយវាស់ទឹកភ្លៀង ដូច្នេះការសិក្សានេះមានគោលបំណងស្វែងរកវិធីសាស្ត្របំប៉ាន់តម្លៃចន្លោះក្នុងលំហដ៏ល្អបំផុត (Spatial Interpolation) សម្រាប់ទិន្នន័យទឹកភ្លៀងពីផ្កាយរណប IMERG ក្នុងអាងទន្លេ Neyshabur។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានប្រើប្រាស់ទិន្នន័យទឹកភ្លៀងរយៈពេល ១៧ ឆ្នាំ (២០០១-២០១៧) ពីស្ថានីយចំនួន ៣០ ដើម្បីវាយតម្លៃ និងប្រៀបធៀបវិធីសាស្ត្របំប៉ាន់តម្លៃចន្លោះចំនួន ១១ ប្រភេទផ្សេងៗគ្នាដោយប្រើប្រាស់កម្មវិធីប្រព័ន្ធព័ត៌មានភូមិសាស្ត្រ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Universal Kriging (Quadratic drift)
វិធីសាស្ត្រគ្រីហ្គីងសកល (UK) ជាមួយ Quadratic drift
ផ្តល់លទ្ធផលល្អបំផុតក្នុងការប៉ាន់ស្មានទិន្នន័យ ដោយមានមេគុណសហសម្ព័ន្ធ (CC) ខ្ពស់បំផុត និងកំហុស (RMSE) ទាបបំផុត។ វាស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការបង្កើតផែនទីបែងចែកតំបន់ទឹកភ្លៀង។ ត្រូវការការគណនាស្មុគស្មាញ និងការកំណត់ម៉ូដែល Semi-variogram និង Drift ឱ្យបានត្រឹមត្រូវបើប្រៀបធៀបទៅនឹងវិធីសាស្ត្រធម្មតា។ ទទួលបានលទ្ធផលល្អផ្តាច់គេជាមួយ Bias = -2.85, CC = 0.98, KGE = 0.97, និង RMSE = 8.1 mm។
Ordinary Kriging (Gaussian/Spherical/Circular/Exponential)
វិធីសាស្ត្រគ្រីហ្គីងធម្មតា (OK)
បង្ហាញដំណើរការដែលអាចទទួលយកបានក្នុងការប៉ាន់ស្មានតម្លៃទឹកភ្លៀង មានតម្លៃ Bias ទាប (ជាពិសេសទម្រង់ Gaussian)។ មិនសូវមានភាពសុក្រឹតខ្ពស់ដូច UK ជាមួយ quadratic drift នោះទេ ក្នុងការចាប់យកការប្រែប្រួលទឹកភ្លៀងតាមទីតាំងជាក់ស្តែង។ មានការជាប់ទាក់ទងគ្នាកម្រិតខ្ពស់ (ប្រហែល ៩៣%) និងតម្លៃ KGE លើសពី ០.៧ ប៉ុន្តែមានកំហុស RMSE ខ្ពស់ជាងវិធីសាស្ត្រ UK បន្តិច។
Inverse Distance Weighting (IDW Power 1 & 2 & 3)
ការថ្លឹងទម្ងន់ចម្ងាយបញ្ច្រាស (IDW)
ងាយស្រួលយល់ និងអនុវត្ត មិនតម្រូវឱ្យមានការសន្មត់លើទិន្នន័យស្ថិតិស្មុគស្មាញ ដោយគណនាផ្អែកលើចម្ងាយពីស្ថានីយប៉ុណ្ណោះ។ មិនអាចបង្កើតតម្លៃខ្ពស់ជាង ឬទាបជាងតម្លៃអតិបរមា/អប្បបរមាដែលបានវាស់វែងនោះទេ ហើយសម្រាប់ Power 1 គឺផ្តល់លទ្ធផលអន់បំផុត។ IDW Power 1 មានកំហុស RMSE ខ្ពស់បំផុត (ជិត ៥០ mm) និងតម្លៃ KGE ទាបបំផុតក្នុងចំណោមវិធីសាស្ត្រទាំង ១១។
Spline (Regularized)
វិធីសាស្ត្រស្ព្លាញ (Spline)
ផ្ទុយពី IDW វិធីសាស្ត្រនេះអាចប៉ាន់ស្មានផ្ទៃលើ និងក្រោមតម្លៃដែលបានសង្កេតឃើញពិតប្រាកដ និងមានកម្រិត Bias ទាប។ អាចបង្កើតតម្លៃខុសប្រក្រតី (Overshoot/Undershoot) នៅតំបន់ដែលមានការប្រែប្រួលទិន្នន័យភ្លាមៗ។ ផ្តល់លទ្ធផលដែលអាចទទួលយកបានជាមួយ KGE > 0.7 តែមិនល្អស្មើ UK (Quadratic) នោះទេ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះពឹងផ្អែកចម្បងទៅលើប្រភពទិន្នន័យបើកទូលាយពីផ្កាយរណប និងកម្មវិធីប្រព័ន្ធព័ត៌មានភូមិសាស្ត្រ (GIS) សម្រាប់ការវិភាគទិន្នន័យក្នុងលំហ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងអាងទន្លេ Neyshabur ប្រទេសអ៊ីរ៉ង់ ដែលជាតំបន់ស្ងួតហួតហែង និងមានភ្នំខ្ពស់ៗ ដោយប្រើទិន្នន័យពីស្ថានីយចំនួន ៣០ ក្នុងរយៈពេល ១៧ ឆ្នាំ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានអាកាសធាតុត្រូពិច និងមានភ្លៀងធ្លាក់ច្រើន លក្ខណៈនៃការចែកចាយទឹកភ្លៀងអាចមានភាពខុសគ្នាស្រឡះ ដែលទាមទារឱ្យមានការផ្ទៀងផ្ទាត់ និងកែតម្រូវឡើងវិញ (Recalibration) នូវម៉ូដែលទាំងនេះដើម្បីធានាភាពត្រឹមត្រូវ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រដែលបានបង្ហាញនេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងសម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ក្នុងការគ្រប់គ្រងធនធានទឹក និងការព្យាករណ៍គ្រោះធម្មជាតិ ដោយសារប្រទេសកម្ពុជានៅមានកង្វះខាតស្ថានីយវាស់ទឹកភ្លៀងនៅឡើយ។

សរុបមក ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃទិន្នន័យផ្កាយរណប IMERG និងបច្ចេកទេសបំប៉ាន់តម្លៃចន្លោះក្នុងលំហ (Spatial Interpolation) គឺជាដំណោះស្រាយដ៏មានសក្តានុពល និងចំណាយទាប ក្នុងការប៉ះប៉ូវកង្វះខាតទិន្នន័យជលសាស្ត្រនៅក្នុងប្រទេសកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ប្រមូល និងរៀបចំទិន្នន័យទឹកភ្លៀង: ទាញយកទិន្នន័យទឹកភ្លៀងពីផ្កាយរណប GPM-IMERG សម្រាប់តំបន់គោលដៅ (ឧ. អាងទន្លេសាប) និងប្រមូលទិន្នន័យស្ថានីយវាស់ទឹកភ្លៀងជាក់ស្តែងពីក្រសួងធនធានទឹក ដើម្បីធ្វើជាទិន្នន័យយោងសម្រាប់ការផ្ទៀងផ្ទាត់។
  2. រៀបចំទិន្នន័យក្នុងកម្មវិធី GIS: នាំចូលទិន្នន័យអក្សរសម្ងាត់ និងកូអរដោនេទៅក្នុងកម្មវិធី ArcGISQGIS (កម្មវិធីឥតគិតថ្លៃ) ហើយបែងចែកទិន្នន័យស្ថានីយជាពីរផ្នែកគឺ ៧០% សម្រាប់ Train data និង ៣០% សម្រាប់ Test data
  3. អនុវត្ត និងប្រៀបធៀបវិធីសាស្ត្រ Interpolation: ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Spatial Analyst > Interpolation Toolbox ដើម្បីសាកល្បងដំណើរការវិធីសាស្ត្រយ៉ាងតិច ៣ ដូចជា Inverse Distance Weighting (IDW), Spline, និង Universal Kriging (UK)
  4. វាយតម្លៃភាពត្រឹមត្រូវនៃម៉ូដែល (Model Validation): ប្រើប្រាស់ទិន្នន័យ Test data ៣០% ដើម្បីគណនាសូចនាករស្ថិតិដូចជា RMSE, Bias, KGE និង Correlation Coefficient (CC) ដើម្បីកំណត់ថាតើវិធីសាស្ត្រមួយណាផ្តល់លទ្ធផលសុក្រឹតបំផុតសម្រាប់ទំហំដី និងអាកាសធាតុកម្ពុជា។
  5. បង្កើតផែនទីបែងចែកតំបន់ទឹកភ្លៀង (Precipitation Zoning Maps): ជ្រើសរើសយកវិធីសាស្ត្រដែលមានកំហុសទាបបំផុត និងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុត (ឧ. UK Quadratic) ដើម្បីផលិតចេញជាផែនទីទឹកភ្លៀងចុងក្រោយ (Final Map) ដែលអាចចែកចាយដល់អ្នកពាក់ព័ន្ធ ឬកសិករសម្រាប់ការសម្រេចចិត្ត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Spatial Interpolation គឺជាដំណើរការគណិតវិទ្យាក្នុងការប៉ាន់ស្មានតម្លៃទិន្នន័យ (ដូចជាបរិមាណទឹកភ្លៀង) នៅទីតាំងមួយដែលយើងមិនមានស្ថានីយវាស់វែង ដោយធ្វើការគណនាផ្អែកលើទិន្នន័យដែលប្រមូលបានពីទីតាំងស្ថានីយផ្សេងៗដែលនៅជុំវិញនោះ។ ដូចជាការទាយកម្ពស់របស់សិស្សម្នាក់ដែលអវត្តមាន ដោយមើលទៅលើមធ្យមភាគកម្ពស់របស់មិត្តភក្តិដែលអង្គុយនៅជុំវិញកន្លែងរបស់គាត់។
IMERG ជាបណ្តុំទិន្នន័យផលិតផលទឹកភ្លៀងដែលទទួលបានពីការរួមបញ្ចូលគ្នានៃប្រព័ន្ធផ្កាយរណបអន្តរជាតិជាច្រើន ដើម្បីតាមដាន និងវាស់វែងបរិមាណទឹកភ្លៀងនៅលើផ្ទៃផែនដី សម្រាប់តំបន់ដែលគ្មានស្ថានីយវាស់ផ្ទាល់។ ដូចជាបណ្តាញកាមេរ៉ាសុវត្ថិភាពជាច្រើនគ្រាប់នៅលើមេឃ ដែលសហការគ្នាថតរូបនិងវាយតម្លៃបរិមាណទឹកភ្លៀងដែលធ្លាក់មកលើដីជារៀងរាល់ថ្ងៃ។
Kriging ជាវិធីសាស្ត្រស្ថិតិភូមិសាស្ត្រ (Geostatistical method) ដ៏ស្មុគស្មាញមួយ ដែលមិនត្រឹមតែពឹងផ្អែកលើចម្ងាយរវាងចំណុចទិន្នន័យប៉ុណ្ណោះទេ តែថែមទាំងប្រើប្រាស់ទំនាក់ទំនង និងភាពប្រែប្រួលនៃគំរូទិន្នន័យក្នុងលំហ ដើម្បីផ្តល់ទម្ងន់ក្នុងការប៉ាន់ស្មានតម្លៃនៅទីតាំងដែលមិនស្គាល់ឱ្យកាន់តែសុក្រឹត។ ដូចជាអ្នកស៊ើបអង្កេតដែលមិនត្រឹមតែមើលលើចម្ងាយផ្ទះអ្នកជិតខាងប៉ុណ្ណោះទេ តែថែមទាំងសិក្សាពីទម្លាប់និងទំនាក់ទំនងគ្នារបស់អ្នកភូមិដើម្បីទាយរកការពិត។
Inverse Distance Weighting (IDW) ជាវិធីសាស្ត្រប៉ាន់ស្មានតម្លៃដោយសន្មតថា ទីតាំងដែលនៅជិតគ្នានឹងមានលក្ខណៈស្រដៀងគ្នាខ្លាំងជាងទីតាំងដែលនៅឆ្ងាយ។ ដូច្នេះ វាផ្តល់ "ទម្ងន់" ឬឥទ្ធិពលខ្ពស់ទៅលើចំណុចទិន្នន័យណាដែលនៅជិតទីតាំងដែលកំពុងគណនាបំផុត។ ដូចជាការស្តាប់សំឡេងតន្ត្រី អ្នកដែលឈរជិតធុងបាសនឹងឮខ្លាំងជាង (រងឥទ្ធិពលខ្លាំងជាង) អ្នកដែលឈរនៅឆ្ងាយ។
Spline ជាវិធីសាស្ត្របំប៉ាន់តម្លៃចន្លោះដែលប្រើប្រាស់អនុគមន៍គណិតវិទ្យា (Polynomials) ដើម្បីគូសខ្សែខ្សែកោងកាត់តាមរាល់ចំណុចទិន្នន័យដែលបានវាស់វែងទាំងអស់ឱ្យបានរលូនបំផុត ដើម្បីបង្កើតជាផ្ទៃផែនទីមួយដែលគ្មានការប្រែប្រួល ឬដាច់ទ្រង់ទ្រាយភ្លាមៗ។ ដូចជាការយកបន្ទាត់ជ័រទន់ៗមកពត់កាត់តាមចំណុចដែកគោលដែលយើងដោតលើក្តារ ដើម្បីបង្កើតជារាងកោងមួយដ៏រលោងស្អាតជាប់គ្នា។
Variogram ជាឧបករណ៍គណិតវិទ្យាដែលប្រើប្រាស់ជាចម្បងនៅក្នុងម៉ូដែល Kriging សម្រាប់វាស់វែង និងបង្ហាញពីរបៀបដែលទិន្នន័យមានភាពស្រដៀងគ្នា ឬខុសគ្នា អាស្រ័យទៅលើការកើនឡើងនៃចម្ងាយរវាងទីតាំងទិន្នន័យទាំងនោះ។ ដូចជាបន្ទាត់រង្វាស់ដែលបង្ហាញថា បើយើងដើរចេញកាន់តែឆ្ងាយពីកណ្តាលក្រុង ទម្រង់ផ្ទះសម្បែងនឹងកាន់តែប្រែប្រួលខុសពីផ្ទះនៅទីក្រុង។
Root Mean Square Error (RMSE) ជារង្វាស់ស្ថិតិដែលប្រាប់យើងពីកម្រិតនៃកំហុសរវាងតម្លៃដែលម៉ូដែលបានទស្សន៍ទាយ និងតម្លៃពិតប្រាកដដែលបានវាស់វែងផ្ទាល់។ តម្លៃ RMSE កាន់តែតូច មានន័យថាម៉ូដែលព្យាករណ៍កាន់តែខិតជិតការពិត។ ដូចជាពិន្ទុដកក្នុងវិញ្ញាសាបាញ់ធ្នូ បើព្រួញរបស់អ្នកខុសពីចំណុចកណ្តាលកាន់តែតិច (RMSE តូច) មានន័យថាអ្នកបាញ់កាន់តែចំគោលដៅ។
Kling-Gupta Efficiency (KGE) ជាសូចនាករស្ថិតិរួមបញ្ចូលគ្នាដែលវាស់វែងប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ូដែលទស្សន៍ទាយ ដោយពិចារណាលើកត្តា៣យ៉ាងក្នុងពេលតែមួយគឺ៖ ទំនាក់ទំនង (Correlation), ភាពលំអៀង (Bias), និងភាពប្រែប្រួលនៃទិន្នន័យ (Variability)។ ដូចជាការវាយតម្លៃសិស្សពូកែម្នាក់ ដែលគេមិនមើលតែលើពិន្ទុប្រឡងមួយមុខទេ តែគេវាយតម្លៃទាំងអាកប្បកិរិយា ការចូលរួម និងភាពទៀងទាត់នៃការរៀនសូត្ររបស់គេផងដែរ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖