Original Title: Measurement of Forest Inventory Parameters with Apple iPad Pro and Integrated LiDAR Technology
Source: doi.org/10.3390/rs13163129
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការវាស់វែងប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើដោយប្រើប្រាស់ Apple iPad Pro និងបច្ចេកវិទ្យា LiDAR រួមបញ្ចូលគ្នា

ចំណងជើងដើម៖ Measurement of Forest Inventory Parameters with Apple iPad Pro and Integrated LiDAR Technology

អ្នកនិពន្ធ៖ Christoph Gollob (University of Natural Resources and Life Sciences, BOKU), Tim Ritter, Ralf Kraßnitzer, Andreas Tockner, Arne Nothdurft

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021 Remote Sensing (MDPI)

វិស័យសិក្សា៖ Forestry and Remote Sensing

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការចំណាយពេលវេលា និងកម្លាំងពលកម្មច្រើនក្នុងការធ្វើសារពើភ័ណ្ឌព្រៃឈើតាមបែបប្រពៃណី ដោយធ្វើការវាយតម្លៃថាតើសេនស័រ LiDAR ដែលមានតម្លៃទាបនៅក្នុងឧបករណ៍ប្រើប្រាស់ទូទៅ (Apple iPad Pro) អាចវាស់វែងទីតាំង និងអង្កត់ផ្ចិតដើមឈើបានត្រឹមត្រូវនិងមានប្រសិទ្ធភាពដែរឬទេ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ស្កេនឡាស៊ែរ (PLS) ដែលមានតម្លៃថ្លៃ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានប្រៀបធៀបទិន្នន័យពពកចំណុចត្រីវិមាត្រ (3D point clouds) ដែលបង្កើតឡើងដោយកម្មវិធី iOS ចំនួនបីផ្សេងគ្នានៅលើ iPad Pro ជាមួយនឹងទិន្នន័យយោងពីប្រព័ន្ធស្កេនឡាស៊ែរ PLS កម្រិតខ្ពស់ ដោយធ្វើការសាកល្បងលើដីឡូត៍គំរូចំនួន ២១ ផ្សេងៗគ្នា។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Personal Laser Scanning (PLS) - GeoSLAM ZEB HORIZON
ការស្កេនដោយប្រព័ន្ធឡាស៊ែរផ្ទាល់ខ្លួន (PLS - GeoSLAM ZEB HORIZON)
អាចចាប់យកទិន្នន័យបានលឿនបំផុត (មធ្យម ៣,៧៦ នាទី/ប្លង់) មានរយៈចម្ងាយស្កេនឆ្ងាយដល់ ១០០ម៉ែត្រ និងផ្តល់ទិន្នន័យពពកចំណុច (Point Cloud) មានភាពសុក្រឹតខ្ពស់បំផុត។ ឧបករណ៍មានតម្លៃថ្លៃខ្លាំងណាស់ (ប្រហែល ៥០.០០០ អឺរ៉ូ) ដែលជាឧបសគ្គដ៏ធំសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវខ្នាតតូច និងការប្រើប្រាស់ទូទៅ។ ទទួលបានអត្រាកំណត់សម្គាល់ទីតាំងដើមឈើ ៩៩,៥២% និងកំហុសមធ្យម (RMSE) នៃអង្កត់ផ្ចិត DBH ត្រឹមតែ ១,៥៩ សង់ទីម៉ែត្រ។
iPad Pro with 3D Scanner App
ការស្កេនដោយប្រើប្រាស់ Apple iPad Pro និងកម្មវិធី 3D Scanner App
ឧបករណ៍មានតម្លៃសមរម្យ (ប្រហែល ១.០០០ អឺរ៉ូ) កម្មវិធីអាចទាញយកដោយឥតគិតថ្លៃ និងផ្តល់លទ្ធផលល្អជាងគេក្នុងចំណោមកម្មវិធី iPad ទាំងអស់ ដោយមានកម្រិតរំខានទាប (Low noise)។ រយៈចម្ងាយស្កេនខ្លី (អតិបរមា ៥ម៉ែត្រ តែជាក់ស្តែងបានត្រឹម ២-៣ម៉ែត្រក្នុងព្រៃ) ស៊ីថ្មខ្លាំង និងត្រូវការពេលយូរជាង PLS ក្នុងការស្កេន។ ទទួលបានអត្រាកំណត់សម្គាល់ទីតាំងដើមឈើ ៩៧,៣៣% និងកំហុសមធ្យម (RMSE) នៃអង្កត់ផ្ចិត DBH ៣,៦៤ សង់ទីម៉ែត្រ។
iPad Pro with Polycam and SiteScape
ការស្កេនដោយប្រើប្រាស់ Apple iPad Pro ជាមួយកម្មវិធី Polycam ឬ SiteScape
ងាយស្រួលប្រើប្រាស់ អាចមើលឃើញទិន្នន័យដែលកំពុងស្កេនផ្ទាល់ៗនៅលើអេក្រង់ (Real-time tracking) ជួយសម្រួលដល់ការដើរស្កេនមិនឱ្យជាន់ដានចាស់។ Polycam ទាមទារការបង់ប្រាក់ដើម្បីនាំចេញទិន្នន័យ (Export) ចំណែក SiteScape បង្កើតទិន្នន័យដែលមានចំណុចរំខាន (Noise) ច្រើន និងមានអត្រាកំហុសទីតាំងខ្ពស់ជាងគេ។ Polycam មានអត្រាកំណត់សម្គាល់ ៩០,៦៥% (RMSE: ៤,៥១ សង់ទីម៉ែត្រ) រីឯ SiteScape មានអត្រាកំណត់សម្គាល់ ៩៤,៦៨% (RMSE: ៣,១៣ សង់ទីម៉ែត្រ)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្ត្រនេះតម្រូវឱ្យមានឧបករណ៍ស្កេនកម្រិតអ្នកប្រើប្រាស់ទូទៅ កម្មវិធីទូរស័ព្ទឥតគិតថ្លៃ/បង់ប្រាក់តិចតួច និងកុំព្យូទ័រសម្រាប់វិភាគទិន្នន័យ ដោយសន្សំសំចៃថវិកាបានច្រើនធៀបនឹងឧបករណ៍ស្កេនអាជីព។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងតំបន់ព្រៃស្រាវជ្រាវក្នុងប្រទេសអូទ្រីសនារដូវរងារ (Defoliated stage) ដែលដើមឈើជ្រុះស្លឹកអស់ ធ្វើឱ្យការចាប់ទិន្នន័យដោយ LiDAR គ្មានការរាំងស្ទះ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានព្រៃស្រោង និងសម្បូរគុម្ពោតព្រៃ វល្លិ និងស្លឹកឈើក្រាស់ពេញមួយឆ្នាំ កត្តាទាំងនេះអាចធ្វើឱ្យការកត់ត្រាទិន្នន័យ (Point Cloud) មានការខ្វះខាត ឬរំខាន និងអាចកាត់បន្ថយភាពសុក្រឹតនៃការវាស់អង្កត់ផ្ចិតដើមឈើ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាមានបញ្ហាប្រឈមនៃបរិស្ថានព្រៃក្រាស់ក៏ដោយ បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ខ្លាំងក្នុងការផ្លាស់ប្តូរវិធីសាស្ត្រតាមដានព្រៃឈើនៅកម្ពុជា ឱ្យចំណាយតិចនិងលឿនជាងមុន។

សរុបមក ការសាកល្បងរួមបញ្ចូលបច្ចេកវិទ្យា Consumer-grade LiDAR ទៅក្នុងការងារវាស់វែងព្រៃឈើ គឺជាជំហានដ៏សំខាន់មួយក្នុងការធ្វើបរិវត្តកម្មឌីជីថល (Digital Transformation) ក្នុងវិស័យបរិស្ថាននៅកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ការរៀបចំឧបករណ៍ និងកម្មវិធីស្កេន: បំពាក់ឧបករណ៍ iPad ProiPhone Pro ដែលមាន LiDAR Sensor រួចទាញយកកម្មវិធី 3D Scanner App ពី App Store ព្រមទាំងត្រៀម Power Bank សម្រាប់ការចុះវាល។
  2. ការអនុវត្តបច្ចេកទេសស្កេនក្នុងព្រៃ: អនុវត្តការដើរស្កេនក្នុងកាំរង្វង់ប្រមាណ ៧ម៉ែត្រដោយធ្វើការដើរព័ទ្ធជុំវិញដើមឈើនីមួយៗ ដើម្បីធានាថាដើមឈើត្រូវបានស្កេនគ្រប់ជ្រុង។ ចៀសវាងការដើរជាន់គន្លងចាស់ច្រើនដង ដែលអាចបណ្តាលឱ្យមានបញ្ហា Misalignment នៃ Point Cloud
  3. ការនាំចេញ និងតម្រឹមទិន្នន័យ (Data Alignment): នាំចេញឯកសារជាទម្រង់ .ply បញ្ចូលទៅក្នុងកុំព្យូទ័រ និងប្រើប្រាស់កម្មវិធីឥតគិតថ្លៃ CloudCompare ដើម្បីធ្វើការតម្រឹមទិន្នន័យ (Registration) និងកាត់ចោលចំណុចរំខាន (Noise Filtering) បើចាំបាច់។
  4. ការវិភាគគណនាទំហំដើមឈើដោយស្វ័យប្រវត្តិ: សរសេរកូដដោយប្រើប្រាស់ R Software រួមជាមួយនឹងកញ្ចប់កម្មវិធីដូចជា lidR សម្រាប់បំបែកចំណុចដីកម្រិតសូន្យ (DTM Generation) និងកញ្ចប់ TreeLS សម្រាប់គណនាអង្កត់ផ្ចិតកម្ពស់ដើមទ្រូង (DBH)។
  5. ការចុះផ្ទៀងផ្ទាត់ទិន្នន័យក្នុងបរិបទព្រៃឈើកម្ពុជា: ធ្វើការតេស្តសាកល្បងដោយប្រៀបធៀបលទ្ធផលស្កេនពី iPad ជាមួយការវាស់ដោយដៃ (ដោយប្រើ CaliperMeasuring Tape) នៅក្នុងតំបន់ព្រៃត្រូពិចកម្ពុជា ដើម្បីកំណត់កម្រិតរំខាននៃវល្លិនិងគុម្ពោតព្រៃមកលើទិន្នន័យ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
LiDAR (Light Detection and Ranging) ជាបច្ចេកវិទ្យាប្រើប្រាស់ពន្លឺឡាស៊ែរដើម្បីវាស់ចម្ងាយពីឧបករណ៍ទៅវត្ថុផ្សេងៗ ដោយវាបញ្ចេញពន្លឺឡាស៊ែររាប់ពាន់ដងក្នុងមួយវិនាទី រួចគណនាពេលវេលាដែលពន្លឺនោះផ្លាតត្រឡប់មកវិញ ដើម្បីទាញយករូបរាងត្រីវិមាត្រ (3D) នៃមជ្ឈដ្ឋានជុំវិញ។ ដូចជាសត្វប្រចៀវបញ្ចេញសំឡេងដើម្បីស្វែងរកទីតាំងឧបសគ្គនៅពេលយប់ តែបច្ចេកវិទ្យានេះប្រើពន្លឺឡាស៊ែរជំនួសសំឡេងវិញ។
3D point cloud ជាបណ្តុំនៃចំណុចតូចៗរាប់លាននៅក្នុងលំហត្រីវិមាត្រ (3D) ដែលចំណុចនីមួយៗមានកូអរដោនេ (X, Y, Z) ច្បាស់លាស់ ហើយនៅក្នុងការសិក្សានេះវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការស្កេនដើម្បីបង្ហាញជារូបរាងដើមឈើ កម្ពស់ និងដី។ ដូចជាការយកគ្រាប់ខ្សាច់រាប់លានគ្រាប់មកតម្រៀបគ្នាឱ្យចេញជារូបរាងដើមឈើ ឬវត្ថុណាមួយនៅក្នុងកុំព្យូទ័រ។
Diameter at breast height (dbh) ជារង្វាស់ស្តង់ដារអន្តរជាតិក្នុងវិស័យរុក្ខាប្រមាញ់ សម្រាប់វាស់អង្កត់ផ្ចិតនៃគល់ឈើ ដែលជាទូទៅគេវាស់នៅកម្ពស់ ១,៣ ម៉ែត្រពីផ្ទៃដី ដើម្បីយកទៅគណនាបរិមាណឈើ និងស្តុកកាបូន។ ដូចជាការយកម៉ែត្រខ្សែទៅវាស់ទំហំចង្កេះមនុស្សដើម្បីដឹងថាមនុស្សនោះធាត់ឬស្គម តែនេះគឺសម្រាប់វាស់ទំហំដើមឈើនៅត្រឹមកម្ពស់ដើមទ្រូងមនុស្ស។
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) ជាក្បួនអាល់កូរីតដែលអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍ (ដូចជា iPad ឬ PLS) អាចបង្កើតផែនទីនៃទីតាំងដែលវាកំពុងស្ថិតនៅ ព្រមទាំងអាចចាប់ទីតាំងនិងចលនារបស់ខ្លួនឯងនៅក្នុងផែនទីនោះក្នុងពេលតែមួយ ខណៈពេលដែលអ្នកប្រើប្រាស់កំពុងដើរស្កេន។ ដូចជាមនុស្សម្នាក់ដើរចូលក្នុងរូងភ្នំងងឹតដោយគូរផែនទីរូងភ្នំនោះបណ្តើរ និងចាំទីតាំងដែលខ្លួនឯងកំពុងឈរបណ្តើរ ក្នុងពេលដំណាលគ្នា។
Digital Terrain Model (DTM) ជាទម្រង់ម៉ូដែលត្រីវិមាត្រ (3D) តំណាងឱ្យផ្ទៃដីសុទ្ធសាធ ដោយបានកាត់ចេញនូវរាល់វត្ថុទាំងអស់នៅលើដីដូចជា ដើមឈើ គុម្ពោតព្រៃ ឬអគារ ដើម្បីជួយឱ្យគេអាចគណនាកម្ពស់ពិតប្រាកដរបស់ដើមឈើចេញពីផ្ទៃដី។ ដូចជាការកោរសក់ចេញពីក្បាល ដើម្បីអាចមើលឃើញរូបរាងលលាដ៍ក្បាល (ផ្ទៃដី) ពិតប្រាកដ ដោយគ្មានសក់ (ដើមឈើ) បិទបាំង។
Personal laser scanning (PLS) ជាប្រព័ន្ធឧបករណ៍ស្កេនឡាស៊ែរចល័តដែលអាចកាន់ផ្ទាល់នឹងដៃ ឬស្ពាយពីក្រោយខ្នង ខណៈពេលដែលអ្នកប្រើប្រាស់កំពុងដើរ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យជុំវិញខ្លួនក្នុងកម្រិតភាពសុក្រឹតខ្ពស់បំផុត និងមានតម្លៃថ្លៃ។ ដូចជាការកាន់កាមេរ៉ាវីដេអូដើរថតសកម្មភាពជុំវិញខ្លួន ប៉ុន្តែឧបករណ៍នេះថតយករូបរាងនិងទំហំវត្ថុជាលក្ខណៈ 3D ដោយស្វ័យប្រវត្តិ។
Root mean square error (RMSE) ជារូបមន្តស្ថិតិសម្រាប់វាស់ស្ទង់កម្រិតកំហុសរវាងទិន្នន័យដែលត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយកុំព្យូទ័រ (ឧ. ទំហំឈើស្កេនដោយ iPad) ធៀបនឹងទិន្នន័យពិតស្តង់ដារ (ទំហំឈើវាស់ដោយដៃ) ដែលតម្លៃ RMSE កាន់តែតូចមានន័យថាការវាស់កាន់តែសុក្រឹត។ ដូចជាការបាញ់ព្រួញទៅរកគោលដៅ ប្រសិនបើព្រួញទាំងអស់បាញ់ខុសចំកណ្តាលតែបន្តិចបន្តួច នោះមានន័យថាកម្រិតកំហុស (RMSE) គឺមានទំហំតូច។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖