Original Title: Forest Inventory Using Small-Footprint Airborne LiDAR
Document Type: Textbook / Educational Material
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original material for complete content.

ការធ្វើសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើដោយប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធ Airborne LiDAR ខ្នាតតូច

ចំណងជើងដើម៖ Forest Inventory Using Small-Footprint Airborne LiDAR

អ្នកនិពន្ធ៖ Juha Hyyppä, Hannu Hyyppä, Xiaowei Yu, Harri Kaartinen, Antero Kukko, Markus Holopainen

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2008 (Topographic Laser Ranging and Scanning: Principles and Processing)

វិស័យសិក្សា៖ Remote Sensing / Forestry

១. សេចក្តីសង្ខេប (Overview)

ប្រធានបទ (Topic)៖ ឯកសារនេះពិនិត្យលើវិធីសាស្ត្រ ភាពត្រឹមត្រូវ និងតម្រូវការបច្ចេកទេសសម្រាប់ការទាញយកទិន្នន័យសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើលម្អិត ដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យស្កែនឡាស៊ែរពីលើអាកាស (Airborne Laser Scanning) ខ្នាតតូច។

រចនាសម្ព័ន្ធ (Structure)៖ ជំពូកនេះធ្វើការពិនិត្យឡើងវិញនូវវិធីសាស្ត្រទាញយកទិន្នន័យ ដោយប្រៀបធៀបបច្ចេកទេសផ្អែកលើការចែកចាយកម្ពស់ដំបូលព្រៃ និងបច្ចេកទេសផ្អែកលើដើមឈើនីមួយៗ ព្រមទាំងបង្ហាញលទ្ធផលពីការធ្វើតេស្តអន្តរជាតិ។

ចំណុចសំខាន់ៗ (Key Takeaways)៖

២. គោលបំណងសិក្សា (Learning Objectives)

បន្ទាប់ពីអានឯកសារនេះ អ្នកគួរអាច៖

  1. យល់ដឹងពីគោលការណ៍នៃប្រព័ន្ធស្កែនឡាស៊ែរពីលើអាកាស (Airborne Laser Scanning - ALS) ខ្នាតតូច និងអន្តរកម្មរបស់វាជាមួយដំបូលព្រៃឈើ (Forest Canopies)។
  2. សិក្សាពីវិធីសាស្ត្របង្កើត និងទាញយកម៉ូដែលកម្ពស់ដំបូលព្រៃ (Canopy Height Model - CHM) និងម៉ូដែលផ្ទៃដីឌីជីថល (Digital Terrain Model - DTM) ពីចំណុចទិន្នន័យ LiDAR (Point Clouds)។
  3. ប្រៀបធៀបរវាងវិធីសាស្ត្រវិភាគផ្អែកលើការចែកចាយកម្ពស់ (Distribution-based Approach) និងវិធីសាស្ត្រផ្អែកលើដើមឈើនីមួយៗ (Individual-tree-based Approach) ក្នុងការទាញយកព័ត៌មានព្រៃឈើ។
  4. អនុវត្តបច្ចេកទេសប្រៀបធៀបទិន្នន័យ LiDAR តាមពេលវេលា (Multitemporal LiDAR) ដើម្បីតាមដានការលូតលាស់របស់ដើមឈើ និងរកឃើញការកាប់បំផ្លាញព្រៃឈើ។

ជំពូកនេះបង្ហាញពីគោលការណ៍ វិធីសាស្ត្រ និងការអនុវត្តប្រព័ន្ធ Airborne LiDAR ខ្នាតតូចសម្រាប់ការធ្វើសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើទំនើប។ វាគ្របដណ្តប់លើការដំណើរការទិន្នន័យដើម្បីទាញយកកម្ពស់ដំបូលព្រៃឈើ ការប្រៀបធៀបវិធីសាស្ត្រវាយតម្លៃដើមឈើជារួមនិងរៀងៗខ្លួន ព្រមទាំងបច្ចេកទេសក្នុងការតាមដានការលូតលាស់ និងការប្រែប្រួលព្រៃឈើតាមពេលវេលា។

៣. គោលគំនិតសំខាន់ៗ (Key Concepts)

គោលគំនិត (Concept) ការពន្យល់ (Explanation) ឧទាហរណ៍ (Example)
Digital Terrain Model (DTM) and Canopy Height Model (CHM)
ម៉ូដែលផ្ទៃដីឌីជីថល (DTM) និងម៉ូដែលកម្ពស់ដំបូលព្រៃ (CHM)
DTM គឺជាទម្រង់ផ្ទៃដីពិតប្រាកដដែលបានមកពីចំណុចឡាស៊ែរចុងក្រោយ (Last returns) ចំណែកឯ DSM តំណាងឱ្យដំបូលព្រៃខាងលើគេ (First returns)។ CHM ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយយក DSM ដកនឹង DTM ដើម្បីទទួលបានកម្ពស់ជាក់ស្តែងពិតប្រាកដរបស់ដើមឈើ។ ការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យ LiDAR ដើម្បីគណនាកម្ពស់ជាក់លាក់នៃដើមស្រល់ ដោយយកកម្ពស់ខ្ពស់បំផុតនៃចុងដើមឈើ (DSM) ដកជាមួយកម្ពស់ដីផ្ទាល់ខាងក្រោមដើមឈើនោះ (DTM)។
Laser Pulse Interaction and Multiple Returns
អន្តរកម្មនៃចរន្តឡាស៊ែរ និងការត្រលប់មកវិញច្រើនដង (Multiple Returns)
នៅពេលដែលចរន្តឡាស៊ែរបាញ់ចំតំបន់ព្រៃឈើ វាអាចឆ្លងកាត់ចន្លោះប្រហោងនៃស្លឹកឈើ និងមែកឈើមុនពេលធ្លាក់ដល់ដី។ ដំណើរការនេះបង្កើតបានជាការចំណាំងផ្លាតត្រលប់មកវិញច្រើនដងក្នុងមួយចរន្ត (First, intermediate, last returns) ដែលអនុញ្ញាតឱ្យគេកសាងរចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើជាទម្រង់ 3D។ ការប្រើប្រាស់ចំណុចទិន្នន័យត្រលប់ដំបូង (First return) ដើម្បីកំណត់រូបរាងដំបូលព្រៃ និងចំណុចទិន្នន័យកណ្តាល (Intermediate returns) ដើម្បីវិភាគភាពក្រាស់នៃមែកឈើ ឬគុម្ពោតព្រៃនៅខាងក្រោម។
Canopy Height Distribution Approach
វិធីសាស្ត្រផ្អែកលើការចែកចាយកម្ពស់ដំបូលព្រៃ
វិធីសាស្ត្រនេះប្រើប្រាស់ទិន្នន័យស្ថិតិ (ដូចជា Percentiles នៃកម្ពស់) ពីចំណុច LiDAR ដើម្បីប៉ាន់ស្មានទំហំព្រៃឈើជារួម ដូចជាកម្ពស់មធ្យម ក្រឡាផ្ទៃដី និងបរិមាណឈើ ដោយប្រើប្រាស់ម៉ូដែលតម្រែតម្រង់ (Regression models)។ ការប៉ាន់ស្មានបរិមាណឈើសរុបនៅក្នុងព្រៃទំហំ ១ ហិកតា ដោយមិនចាំបាច់រាប់ដើមឈើមួយៗ ប៉ុន្តែពឹងផ្អែកលើការវិភាគភាគរយនៃចំណុច LiDAR ដែលបានចាំងផ្លាតក្នុងកម្រិតកម្ពស់ផ្សេងៗគ្នា។
Individual-Tree-Based Detection (ITC)
ការរកឃើញផ្អែកលើដើមឈើនីមួយៗ (Individual-Tree-Based Detection)
បច្ចេកទេសនេះត្រូវការទិន្នន័យ LiDAR ដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ដើម្បីស្វែងរកទីតាំងដើមឈើនីមួយៗ ទាញយកកម្ពស់ និងគូសវាសព្រំដែនដំបូលព្រៃរបស់វា (Crown delineation) ដែលភាគច្រើនធ្វើឡើងដោយស្វែងរកចំណុចខ្ពស់បំផុតក្នុងតំបន់តូចមួយ (Local maxima) លើម៉ូដែល CHM។ ការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រដើម្បីរាប់ចំនួនដើមឈើធំៗដោយស្វ័យប្រវត្តិ និងវាស់អង្កត់ផ្ចិតដំបូលរបស់ដើមឈើនីមួយៗនៅក្នុងតំបន់ព្រៃអភិរក្ស។
Multitemporal Forest Change Detection
ការរកឃើញបម្រែបម្រួលព្រៃឈើតាមពេលវេលា
តាមរយៈការប្រៀបធៀបទិន្នន័យ LiDAR ដែលត្រូវបានប្រមូលក្នុងពេលវេលាផ្សេងគ្នា (ឧទាហរណ៍ ឆ្នាំ១៩៩៨ និង ឆ្នាំ២០០៣) អ្នកស្រាវជ្រាវអាចវាស់ស្ទង់ការលូតលាស់កម្ពស់ដើមឈើ ឬកំណត់ទីតាំងដើមឈើដែលត្រូវបានកាប់បំផ្លាញបានយ៉ាងជាក់លាក់។ ការដកទិន្នន័យ CHM ឆ្នាំ ២០២៣ ចេញពីទិន្នន័យ CHM ឆ្នាំ ២០២០ ដើម្បីស្វែងរកតំបន់ដែលមានតម្លៃអវិជ្ជមាន ដែលបង្ហាញថាមានដើមឈើត្រូវបានលួចកាប់។

៤. ភាពពាក់ព័ន្ធសម្រាប់កម្ពុជា (Cambodia Relevance)

ការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា LiDAR គឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ក្នុងការតាមដានធនធានព្រៃឈើ ការពារការកាប់បំផ្លាញ និងគ្រប់គ្រងគម្រោងឥណទានកាបូន (Carbon Credits) ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងតម្លាភាពខ្ពស់។

ការអនុវត្ត (Applications)៖

សម្រាប់និស្សិតកម្ពុជាក្នុងជំនាញព្រៃឈើ វិទ្យាសាស្ត្របរិស្ថាន និងព័ត៌មានវិទ្យាភូមិសាស្ត្រ (Geoinformatics) ការស្ទាត់ជំនាញលើការដំណើរការទិន្នន័យ LiDAR នឹងបើកឱកាសការងារកម្រិតខ្ពស់ក្នុងការគ្រប់គ្រងធនធានធម្មជាតិ និងការឆ្លើយតបទៅនឹងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុប្រកបដោយនិរន្តរភាព។

៥. មគ្គុទ្ទេសក៍សិក្សា (Study Guide)

លំហាត់ និងសកម្មភាពសិក្សាដើម្បីពង្រឹងការយល់ដឹង៖

  1. ការបង្កើត CHM តាមរយៈកម្មវិធី QGIS (Creating CHM via QGIS): ទាញយកទិន្នន័យ LiDAR Open-source ពីប្រភពដូចជា OpenTopography ហើយប្រើប្រាស់កម្មវិធី QGIS រួមជាមួយកម្មវិធី LAStools ដើម្បីទាញយក DTM និង DSM បន្ទាប់មកប្រើ Raster Calculator គណនា CHM ដោយរូបមន្ត CHM = DSM - DTM។
  2. ការរកឃើញកំពូលដើមឈើដោយស្វ័យប្រវត្តិ (Automated Treetop Detection): ប្រើប្រាស់ភាសា Python ជាពិសេសបណ្ណាល័យ rasterio និងមុខងារ scipy.ndimage.maximum_filter ដើម្បីសរសេរកូដស្វែងរកចំណុចខ្ពស់បំផុត (Local Maxima) នៅលើទិន្នន័យ CHM raster សម្រាប់គោលបំណងរាប់ចំនួនដើមឈើ។
  3. ការតាមដានបម្រែបម្រួលព្រៃឈើ (Forest Change Monitoring Exercise): ធ្វើលំហាត់ប្រៀបធៀបទិន្នន័យ CHM របស់ទីតាំងមួយសម្រាប់រយៈពេលពីរឆ្នាំខុសគ្នា (ឧទាហរណ៍ ឆ្នាំ ២០២០ និង ២០២៣) ដោយអនុវត្ត Image Differencing ដើម្បីរកមើលតំបន់ដើមឈើដែលលូតលាស់ (តម្លៃវិជ្ជមាន) និងដើមឈើដែលបាត់បង់ (តម្លៃអវិជ្ជមាន)។
  4. ការវិភាគអន្តរកម្មចំណុចឡាស៊ែរ (Analyzing Laser Point Returns): ប្រើប្រាស់កម្មវិធី CloudCompare ដើម្បីបើកមើលទិន្នន័យ 3D Point Cloud (.las ឬ .laz) និងធ្វើការចម្រោះ (Filter) មើលតែចំណុចដំបូង (First Return) និងចំណុចចុងក្រោយ (Last Return) ដើម្បីយល់ដឹងពីរបៀបដែលឡាស៊ែរចាំងផ្លាតលើស្លឹកឈើ និងដីផ្ទាល់។

៦. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស (English) ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Small-Footprint Airborne LiDAR ប្រព័ន្ធស្កែនឡាស៊ែរពីលើអាកាសដែលមានទំហំកាំរស្មីតូច (Small-footprint) ដែលត្រូវបានបំពាក់លើកន្ត្រកយន្តហោះឬដ្រូន ដើម្បីបាញ់កាត់ដំបូលព្រៃឈើ និងវាស់ស្ទង់រចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើជាទម្រង់ 3D យ៉ាងលម្អិត។ ដូចជាការបញ្ចាំងពិលឡាស៊ែររាប់លានគ្រាប់ពីលើអាកាសចុះមកក្រោមក្នុងមួយវិនាទី ដើម្បីវាស់ជម្រៅ និងកម្ពស់នៃដើមឈើនីមួយៗ។
Canopy Height Model (CHM) ម៉ូដែលដែលបង្ហាញពីកម្ពស់ពិតប្រាកដរបស់ដើមឈើ ដោយគណនាតាមរយៈការយកម៉ូដែលផ្ទៃខាងលើនៃដំបូលព្រៃ (DSM) ដកនឹងម៉ូដែលផ្ទៃដីខាងក្រោម (DTM)។ វាជាទិន្នន័យមូលដ្ឋានដ៏សំខាន់សម្រាប់ការធ្វើសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើទំនើបផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យា LiDAR។ ដូចជាការវាស់កម្ពស់មនុស្សដោយយកកម្ពស់សរុបពីក្បាលដល់ដី ដកចេញនូវកម្ពស់ស្បែកជើងដែលគាត់កំពុងពាក់។
Digital Terrain Model (DTM) ម៉ូដែលផ្ទៃដីឌីជីថល ដែលតំណាងឱ្យកម្ពស់នៃផ្ទៃដីពិតប្រាកដនៅក្រោមព្រៃឈើ ដោយប្រើប្រាស់ចំណុចទិន្នន័យឡាស៊ែរចុងក្រោយគេ (Last returns) ដែលអាចជ្រៀតឆ្លងកាត់ចន្លោះស្លឹកឈើធ្លាក់ទៅដល់ដី។ ដូចជាការស្រមៃមើលផ្ទៃដីទទេស្អាត បន្ទាប់ពីគេបានលុបបំបាត់ដើមឈើ និងរុក្ខជាតិទាំងអស់ចេញពីផែនទី។
Multiple Returns បាតុភូតដែលកាំរស្មីឡាស៊ែរមួយខ្សែអាចបង្កើតបានជាចំណាំងផ្លាតត្រលប់មកវិញច្រើនដង (First, intermediate, last returns) នៅពេលវាបុកទង្គិចនឹងមែកឈើ ស្លឹកឈើ និងផ្ទៃដីជាបន្តបន្ទាប់នៅតាមបណ្តោយផ្លូវរបស់វា។ ដូចជាការបោះគ្រាប់ឃ្លីមួយក្តាប់ចូលទៅក្នុងគុម្ពឈើ គ្រាប់ខ្លះទាក់នឹងស្លឹកខាងលើ ខ្លះទាក់នឹងមែកកណ្តាល និងខ្លះទៀតធ្លាក់ដល់ដីផ្ទាល់។
Individual-Tree-Based Detection វិធីសាស្ត្រវិភាគទិន្នន័យ LiDAR ដោយស្វែងរកចំណុចខ្ពស់បំផុត (Local maxima) ដើម្បីកំណត់ទីតាំង ប៉ាន់ស្មានទំហំដំបូលព្រៃ និងវាស់កម្ពស់របស់ដើមឈើ "នីមួយៗ" ជាលក្ខណៈឯកត្តជន ជាជាងការវាយតម្លៃជារួម។ ដូចជាការរាប់ និងវាស់ទំហំសិស្សម្នាក់ៗនៅក្នុងថ្នាក់រៀនរៀងៗខ្លួន ជាជាងការគ្រាន់តែប៉ាន់ស្មានទម្ងន់សរុបរបស់សិស្សទាំងអស់។
Canopy Height Distribution Approach វិធីសាស្ត្រវាយតម្លៃព្រៃឈើជារួម ដោយប្រើប្រាស់ស្ថិតិនៃការចែកចាយកម្ពស់ចំណុចឡាស៊ែរ (Height percentiles) ដើម្បីទាញយកទិន្នន័យដូចជា ជីវម៉ាស ឬបរិមាណឈើសរុបក្នុងតំបន់មួយ ដោយពឹងផ្អែកលើការផ្ទៀងផ្ទាត់ជាមួយដីឡូត៍គំរូ។ ដូចជាការស្ទង់មតិមនុស្សមួយក្រុមតូច ដើម្បីទាញការសន្និដ្ឋានពីស្ថានភាពប្រជាជននៅក្នុងភូមិទាំងមូល។
Stand Attributes លក្ខណៈទូទៅដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីតំបន់ដីព្រៃឈើមួយកន្លែង (Stand) ដូចជា កម្ពស់មធ្យម ក្រឡាផ្ទៃមុខកាត់ដើមឈើសរុប (Basal area) អាយុមធ្យម និងបរិមាណឈើសរុបក្នុងមួយហិកតា។ ដូចជាការពិពណ៌នាពីលក្ខណៈទូទៅរបស់សាលារៀនមួយ ដែលមានបញ្ជាក់ពីចំនួនសិស្សសរុប កម្ពស់មធ្យម និងអាយុមធ្យមជាដើម។
Multitemporal Laser Surveys ការចុះប្រមូលទិន្នន័យស្កែនឡាស៊ែរនៅទីតាំងដដែល តែក្នុងពេលវេលាខុសៗគ្នា (ឧទាហរណ៍ ឆ្នាំ១៩៩៨ និង២០០៣) ដើម្បីប្រៀបធៀប និងស្វែងរកបម្រែបម្រួល ដូចជាការលូតលាស់នៃកម្ពស់ដើមឈើ ឬការកាប់បំផ្លាញជាដើម។ ដូចជាការថតរូបកូនរបស់អ្នកជារៀងរាល់ឆ្នាំនៅកន្លែងដដែល ដើម្បីតាមដានមើលថាតើគាត់លូតកម្ពស់បានប៉ុន្មានសង់ទីម៉ែត្រ។

៧. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖