Original Title: Low-Cost Non-Contact Forest Inventory: A Case Study of Kieni Forest in Kenya
Source: doi.org/10.3390/challe15010016
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើបញ្ជីសារពើភណ្ឌព្រៃឈើដោយមិនប៉ះផ្ទាល់ក្នុងតម្លៃទាប៖ ការសិក្សាពីករណីព្រៃ Kieni ក្នុងប្រទេសកេនយ៉ា

ចំណងជើងដើម៖ Low-Cost Non-Contact Forest Inventory: A Case Study of Kieni Forest in Kenya

អ្នកនិពន្ធ៖ Cedric Kiplimo (Department of Electrical and Electronic Engineering, Dedan Kimathi University of Technology, Kenya), Ciira wa Maina (Centre for Data Science and Artificial Intelligence, Dedan Kimathi University of Technology, Kenya), Billy Okal (NVIDIA Corporation, USA)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 Challenges (MDPI)

វិស័យសិក្សា៖ Forestry

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការតាមដានធនធានព្រៃឈើតាមបែបប្រពៃណីមានភាពយឺតយ៉ាវ ចំណាយកម្លាំងពលកម្មច្រើន និងថ្លៃដើមខ្ពស់ ដូច្នេះការសិក្សានេះស្វែងរកវិធីសាស្រ្តថ្មីដែលមានតម្លៃទាប និងមិនប៉ះផ្ទាល់ ដើម្បីជួយសម្រួលដល់ការប្រមូលទិន្នន័យបញ្ជីសារពើភណ្ឌព្រៃឈើនៅក្នុងប្រទេសកេនយ៉ា។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតប្រព័ន្ធកាមេរ៉ាស្តេរ៉េអូកែច្នៃដោយខ្លួនឯង ភ្ជាប់ជាមួយឧបករណ៍ដំណើរការរូបភាព ដើម្បីផ្តិតយករូបភាពដើមឈើ និងគណនារង្វាស់ដោយស្វ័យប្រវត្តិ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Manual Inventory
ការចុះធ្វើបញ្ជីសារពើភណ្ឌដោយដៃតាមបែបប្រពៃណី
ផ្តល់ទិន្នន័យកម្រិតដីមានភាពជាក់លាក់ និងមានការជឿជាក់ខ្ពស់សម្រាប់ប្រើប្រាស់ជាទិន្នន័យគោល។ មានភាពយឺតយ៉ាវ ចំណាយកម្លាំងពលកម្មច្រើន និងទាមទារអ្នកជំនាញចុះផ្ទាល់ ដែលធ្វើឱ្យចំណាយថវិកាខ្ពស់ក្នុងការតាមដានព្រៃឈើទ្រង់ទ្រាយធំ។ ត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាទិន្នន័យគោល (Ground Truth) សម្រាប់ការផ្ទៀងផ្ទាត់ភាពត្រឹមត្រូវនៅក្នុងការសិក្សានេះ។
Laser Scanning (LiDAR)
ការស្កេនដោយឡាស៊ែរ (LiDAR)
មានភាពត្រឹមត្រូវ និងច្បាស់លាស់ខ្ពស់បំផុតក្នុងការវាស់វែងប៉ារ៉ាម៉ែត្រព្រៃឈើក្នុងទម្រង់ 3D។ ឧបករណ៍មានតម្លៃថ្លៃខ្លាំង និងទាមទារសមត្ថភាពកំព្យូទ័រខ្ពស់ក្នុងការដំណើរការទិន្នន័យ ដែលជាឧបសគ្គសម្រាប់ប្រទេសកំពុងអភិវឌ្ឍន៍។ មិនត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ការសិក្សានេះ ដោយសារកត្តាតម្លៃ និងភាពស្មុគស្មាញខ្ពស់។
Stereoscopic Photogrammetry (Proposed)
បច្ចេកទេសថតរូបវិមាត្រស្តេរ៉េអូកាមេរ៉ាភ្លោះ (បច្ចេកវិទ្យាស្នើឡើង)
មានតម្លៃថោកបំផុត (ប្រហែល ៣៧០ ដុល្លារ) ងាយស្រួលប្រើប្រាស់ អាចដំណើរការទិន្នន័យបានលឿន និងកាត់បន្ថយការចំណាយកម្លាំងពលកម្ម។ កម្រិតភាពត្រឹមត្រូវអាចធ្លាក់ចុះនៅពេលមានវល្លិ៍ ឬគុម្ពោតបាំងគល់ឈើ (Occlusion) និងជាប់កម្រិតដោយសារទំហំភាពច្បាស់នៃកាមេរ៉ា។ ទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ដោយ R² = 0.9650 សម្រាប់អង្កត់ផ្ចិតគល់ (DBH) និងចំណាយពេលត្រឹមតែ ២ នាទីសម្រាប់ទាញយកទិន្នន័យដើមឈើ ២៥១ ដើម។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់ឧបករណ៍កែច្នៃដែលមានតម្លៃទាបបំផុត និងងាយស្រួលរកទិញនៅលើទីផ្សារ ដោយចំណាយសរុបត្រឹមតែ ៣៧០ ដុល្លារអាមេរិកប៉ុណ្ណោះ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងតំបន់ព្រៃដាំឡើងវិញ (Kieni Forest) ក្នុងប្រទេសកេនយ៉ា ដែលភាគច្រើនជាកូនឈើតូចៗ និងមានគុម្ពោតព្រៃបាំងច្រើន ដែលធ្វើឱ្យមានឧបសគ្គក្នុងការផ្តិតយករូបភាពគល់ឈើ (Occlusion)។ នេះជាចំណុចគួរយកចិត្តទុកដាក់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ពីព្រោះព្រៃឈើនៅកម្ពុជា (ដូចជាតំបន់ព្រៃឡង់ និងជួរភ្នំក្រវាញ) ច្រើនតែមានសភាពក្រាស់ និងមានរុក្ខជាតិដុះជាន់គ្នា ដែលទាមទារឱ្យមានការសាកល្បងបន្ថែមទៅលើប្រភេទព្រៃឈើធំៗ និងក្រាស់។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្លាំង និងស័ក្តិសមបំផុតក្នុងការយកមកអនុវត្តសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងធនធានព្រៃឈើនៅប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសដោយសារវាមានតម្លៃទាប និងងាយស្រួលបំពាក់។

សរុបមក បច្ចេកវិទ្យា Photogrammetry ក្នុងតម្លៃទាបនេះ គឺជាដំណោះស្រាយជាក់ស្តែងដែលអាចជួយជំរុញប្រព័ន្ធតាមដានព្រៃឈើថ្នាក់ជាតិរបស់កម្ពុជាឱ្យកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព និងភាពម្ចាស់ការលើទិន្នន័យ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ស្វែងយល់ពីទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាននៃ Stereoscopic Vision: និស្សិតត្រូវចាប់ផ្តើមសិក្សាពីគោលការណ៍កាមេរ៉ាភ្លោះ (Stereo Vision), ការធ្វើក្រិតកាមេរ៉ា (Camera Calibration), និង Epipolar Geometry តាមរយៈការប្រើប្រាស់បណ្ណាល័យ OpenCV នៅក្នុង Python
  2. រៀបចំឧបករណ៍ និងផ្នែករឹង (Hardware Setup): ទិញកាមេរ៉ា Webcams តម្លៃថោក (ឧទាហរណ៍ Logitech C270 ឬអាប់ដេតទៅ 1080p) ចំនួន ២ និងឧបករណ៍ Raspberry Pi 4NVIDIA Jetson Nano រួចដំឡើងវាជាទម្រកាមេរ៉ាភ្លោះដោយប្រើសេវាកម្ម 3D Print នៅក្នុងស្រុក។
  3. អភិវឌ្ឍកម្មវិធីដំណើរការរូបភាព (Software Development): សរសេរកូដ Python ដើម្បីគណនា Depth Map ដោយប្រើក្បួនដោះស្រាយ Semi-Global Block Matching (SGBM) និងទាញយកកូដ Open-Source របស់ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវ (TreeVision) ពី GitHub មកធ្វើតេស្តសាកល្បង។
  4. ការធ្វើសមាហរណកម្មជាមួយបច្ចេកវិទ្យា AI (AI Integration): កែលម្អប្រព័ន្ធដោយប្រើប្រាស់ Deep Learning (ឧទាហរណ៍ម៉ូដែល YOLOv8Mask R-CNN) ដើម្បីជួយកាត់ផ្តាច់រូបភាពដើមឈើចេញពីផ្ទៃខាងក្រោយដោយស្វ័យប្រវត្តិ (Automated Tree Segmentation) ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាគុម្ពោតព្រៃបាំង។
  5. ការចុះសាកល្បងផ្ទាល់ និងការប្រមូលទិន្នន័យ (Field Testing): យកឧបករណ៍នេះទៅសាកល្បងវាស់ដើមឈើនៅក្នុងតំបន់ឧទ្យានជាតិពិតប្រាកដ (ឧ. ឧទ្យានជាតិគិរីរម្យ ឬចម្ការស្រល់) រួចប្រៀបធៀបលទ្ធផលកម្ពស់ និង DBH ជាមួយខ្សែម៉ែត្រ ដើម្បីវាយតម្លៃ និងកែតម្រូវកំហុស (Error Optimization)។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Stereoscopic photogrammetry បច្ចេកទេសនៃការប្រើប្រាស់កាមេរ៉ាពីរដែលបំពាក់នៅក្បែរគ្នាដើម្បីថតរូបភាពតែមួយពីមុំខុសគ្នាបន្តិចបន្តួច រួចប្រើប្រាស់ធរណីមាត្រដើម្បីគណនាចម្ងាយ ជម្រៅ និងទំហំបីវិមាត្រ (3D) នៃដើមឈើដោយមិនបាច់ប្រើឧបករណ៍វាស់វែងប៉ះផ្ទាល់សាច់ឈើ។ ដូចជាការប្រើប្រាស់ភ្នែកទាំងពីររបស់យើងសម្លឹងមើលវត្ថុមួយ ដើម្បីដឹងថាវត្ថុនោះនៅឆ្ងាយឬជិត ប៉ុន្តែទីនេះយើងប្រើកាមេរ៉ា២ជំនួសភ្នែក។
Disparity map ជារូបភាពឌីជីថលដែលបង្ហាញពីកម្រិតលំអៀង (ភាពខុសគ្នា) នៃទីតាំងភីកសែលរបស់ចំណុចណាមួយនៅលើវត្ថុ នៅចន្លោះរូបភាពដែលថតដោយកាមេរ៉ាឆ្វេងនិងស្តាំ។ កុំព្យូទ័រប្រើប្រាស់កម្រិតលំអៀងនេះដើម្បីទាញយកទិន្នន័យចម្ងាយពិតប្រាកដ។ ដូចជារូបភាពផែនទីដែលប្រាប់យើងថា តើចំណុចនីមួយៗលើដើមឈើមួយរំកិលខុសគ្នាប៉ុន្មានភីកសែលពីកាមេរ៉ាឆ្វេងទៅកាមេរ៉ាស្តាំ។
Depth map ជារូបភាពដែលពណ៌នៃភីកសែលនីមួយៗមិនតំណាងឱ្យពណ៌ពិតរបស់វត្ថុនោះទេ តែតំណាងឱ្យចម្ងាយជម្រៅ (គិតជាម៉ែត្រ) ចេញពីកាមេរ៉ាទៅកាន់ផ្ទៃនៃវត្ថុ។ វាត្រូវបានបំប្លែងចេញពី Disparity map ដើម្បីងាយស្រួលទាញយកទំហំដើមឈើ។ ដូចជាការមើលរូបភាពស្កេនកម្ដៅ ដែលពណ៌ក្រហមប្រាប់ថាវត្ថុនៅជិត ហើយពណ៌ខៀវប្រាប់ថាវត្ថុនៅឆ្ងាយពីយើង។
Diameter at breast height (DBH) រង្វាស់ស្តង់ដារអន្តរជាតិក្នុងវិស័យព្រៃឈើ ដែលត្រូវបានវាស់ដើម្បីកត់ត្រាអង្កត់ផ្ចិតនៃគល់ឈើ នៅត្រឹមកម្ពស់ប្រហែល ១,៣ ម៉ែត្រពីដី ដែលជាទិន្នន័យគោលសម្រាប់គណនាទំហំឈើ និងជីវម៉ាស។ ដូចជាការយកខ្សែម៉ែត្រទៅវាស់ទំហំចង្កេះរបស់មនុស្សដែរ តែនេះគឺវាស់ទំហំដើមឈើនៅត្រឹមកម្ពស់ដើមទ្រូងរបស់យើង។
Above-ground biomass (AGB) ទម្ងន់សរុបនៃផ្នែកទាំងអស់របស់រុក្ខជាតិមានជីវិត (ដូចជា ដើម មែក ស្លឹក) ដែលស្ថិតនៅពីលើផ្ទៃដី។ វាជាទិន្នន័យដ៏ចាំបាច់បំផុតក្នុងការបញ្ចូលទៅក្នុងរូបមន្តដើម្បីវាយតម្លៃបរិមាណស្តុកកាបូននៅក្នុងព្រៃឈើ។ ដូចជាការថ្លឹងទម្ងន់ដើមឈើទាំងមូលដោយមិនគិតពីឫសដែលនៅក្រោមដី ដើម្បីដឹងថាដើមឈើនោះផ្ទុកកាបូនបានប៉ុន្មាន។
Structure from motion (SfM) បច្ចេកទេសដំណើរការរូបភាពដែលកុំព្យូទ័រប្រើប្រាស់រូបថត 2D ជាច្រើនសន្លឹកថតពីមុំខុសៗគ្នានៅពេលកាមេរ៉ាកំពុងផ្លាស់ទី ដើម្បីយកមកប៉ាន់ស្មាន និងផ្តុំបង្កើតជារូបរាង 3D នៃកន្លែង ឬដើមឈើណាមួយឡើងវិញ។ ដូចជាការដើរថតវីដេអូជុំវិញរូបសំណាកមួយ រួចយកវីដេអូនោះទៅប្រាប់កុំព្យូទ័រឱ្យសូនជារូបសំណាក 3D នោះឡើងវិញ។
Semi-Global Block Matching (SGBM) ជាក្បួនដោះស្រាយ (Algorithm) កុំព្យូទ័រដែលប្រើសម្រាប់ផ្គូផ្គងប្លុកភីកសែលនៃរូបភាពពីកាមេរ៉ាឆ្វេង និងស្តាំ ដើម្បីស្វែងរកចំណុចតែមួយ ដោយវាពិនិត្យមើលព័ត៌មានពីទិសដៅចំនួន៥ទៅ៨ជុំវិញភីកសែលនោះ ដើម្បីកាត់បន្ថយកំហុសក្នុងការបង្កើត Disparity map។ ដូចជាការលេងល្បែងផ្គុំរូបភាព (Puzzle) ដោយយកបំណែករូបភាពពីកាមេរ៉ាឆ្វេងទៅស្វែងរកបំណែកដែលដូចគ្នាបេះបិទនៅកាមេរ៉ាស្តាំ ដើម្បីមើលថាវាស៊ីគ្នានៅត្រង់ណាខ្លះ។
REDD+ ជាយន្តការអន្តរជាតិ (កាត់បន្ថយការបំភាយឧស្ម័នពីការកាប់បំផ្លាញ និងរិចរិលព្រៃឈើ) ដែលជួយគាំទ្រផ្នែកហិរញ្ញវត្ថុដល់ប្រទេសកំពុងអភិវឌ្ឍន៍ ដោយផ្អែកលើទិន្នន័យបញ្ជីសារពើភណ្ឌព្រៃឈើ ដើម្បីលើកទឹកចិត្តឱ្យការពារព្រៃឈើ និងស្រូបយកឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់។ ដូចជាកម្មវិធីផ្តល់ប្រាក់រង្វាន់ដល់អ្នកភូមិណាដែលជួយថែរក្សាព្រៃឈើមិនឱ្យគេកាប់ ដើម្បីជួយការពារកុំឱ្យផែនដីឡើងកម្តៅ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖