Original Title: Remote sensing integration of above-ground biomass and soil organic carbon for total carbon estimation: Multi-Sensor approaches and validation strategies
Source: www.soilfuturejournal.com
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការរួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធទូរអវកាសនៃជីវម៉ាស់លើដី និងកាបូនសរីរាង្គក្នុងដីសម្រាប់ការប៉ាន់ស្មានកាបូនសរុប៖ វិធីសាស្រ្តប្រើប្រាស់សេនស័រចម្រុះ និងយុទ្ធសាស្រ្តធ្វើសុពលភាព

ចំណងជើងដើម៖ Remote sensing integration of above-ground biomass and soil organic carbon for total carbon estimation: Multi-Sensor approaches and validation strategies

អ្នកនិពន្ធ៖ Dr. Hassan Karim (Faculty of Agricultural Engineering, University of Tehran, Iran), Dr. Beatriz Alvarez (Faculty of Agricultural Engineering, University of Tehran, Iran)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2022 Journal of Soil Future Research

វិស័យសិក្សា៖ Environmental Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការប៉ាន់ស្មានបរិមាណកាបូនក្នុងប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ីឱ្យបានត្រឹមត្រូវគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ ប៉ុន្តែវិធីសាស្ត្រទូរអវកាសភាគច្រើនផ្តោតតែលើសមាសធាតុនីមួយៗ (ដូចជាជីវម៉ាស់លើដី ឬកាបូនក្នុងដី) ដោយឡែកពីគ្នា ដែលនាំឱ្យការគណនាមិនបានពេញលេញ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានបង្កើត និងធ្វើសុពលភាពលើក្របខ័ណ្ឌប៉ាន់ស្មានកាបូនសរុប ដោយប្រមូលទិន្នន័យពីទីតាំងចំនួន ៣៤៧ កន្លែងនៅទូទាំង ២៨ ប្រទេស តាមរយៈការរួមបញ្ចូលគ្នានូវបច្ចេកវិទ្យាជាច្រើន។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Field Surveys
ការចុះវាស់វែងផ្ទាល់នៅទីវាលជាប្រពៃណី
ផ្តល់ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុត (R²=0.95) និងជាប្រភពទិន្នន័យគោលដ៏សំខាន់សម្រាប់ផ្ទៀងផ្ទាត់។ ទាមទារការចំណាយខ្ពស់ ($18.4/ha) ចំណាយពេលយូរ ប្រើកម្លាំងពលកម្មច្រើន និងមិនអាចគ្របដណ្តប់ផ្ទៃដីបានទូលំទូលាយ។ គ្របដណ្តប់បានត្រឹមតែ ០.១% នៃផ្ទៃដីសរុប និងមានកម្រិតភាពញឹកញាប់នៃការវាស់វែង ៥ ឆ្នាំម្តង។
Component-wise Remote Sensing
ការធ្វើម៉ូដែលទូរអវកាសតាមសមាសធាតុដាច់ដោយឡែក
ងាយស្រួលក្នុងការប៉ាន់ស្មានដាច់ដោយឡែករវាងជីវម៉ាស់លើដី (AGB) និងកាបូនក្នុងដី (SOC) និងកាត់បន្ថយការចំណាយធៀបនឹងការចុះវាស់ផ្ទាល់។ ខ្វះការគិតគូរពីអន្តរកម្មរវាងសមាសធាតុកាបូនទាំងពីរ ដែលធ្វើឱ្យការវាយតម្លៃសរុបមិនសូវមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់។ សម្រេចបានភាពត្រឹមត្រូវទូទៅកម្រិត R² = 0.78 និង RMSE = 31.2 Mg C ha⁻¹។
Direct Multi-Sensor Modeling (Proposed)
ការធ្វើម៉ូដែលរួមបញ្ចូលគ្នាដោយផ្ទាល់ដោយប្រើសេនស័រចម្រុះ
ផ្តល់ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ជាងគេក្នុងការប៉ាន់ស្មានកាបូនសរុប អាចចាប់យកអន្តរកម្មស្មុគស្មាញ និងគ្របដណ្តប់ទីតាំងបាន ១០០% ជាប្រចាំឆ្នាំ។ ទាមទារទិន្នន័យច្រើនប្រភេទ (Optical, Radar, Thermal) និងសមត្ថភាពកុំព្យូទ័រខ្ពស់ក្នុងការដំណើរការម៉ាស៊ីនរៀន។ ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុត R² = 0.87 (កើនឡើង ២៣%) និងកាត់បន្ថយចំណាយសល់ $12.3/ha បើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រវាស់ផ្ទាល់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្ត្រនេះទាមទារឱ្យមានការវិនិយោគកម្រិតខ្ពស់លើហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធទិន្នន័យ កម្លាំងម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រ និងធនធានមនុស្សដែលមានជំនាញឯកទេស។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រមូលទិន្នន័យពី ៣៤៧ ទីតាំងនៅទូទាំងពិភពលោក ប៉ុន្តែតំបន់អាស៊ីត្រូពិច (Tropical Asia) មានទិន្នន័យផ្ទៀងផ្ទាត់តែ ៣១ ទីតាំងប៉ុណ្ណោះ និងមានកម្រិតភាពមិនប្រាកដប្រជាខ្ពស់ (Model Uncertainty 35.2 ± 13.8)។ ម្យ៉ាងទៀត បញ្ហាពពកច្រើននៅតំបន់ត្រូពិច គឺជាឧបសគ្គសម្រាប់សេនស័រអុបទិក។ នេះជារឿងសំខាន់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ព្រោះយើងស្ថិតក្នុងតំបន់ត្រូពិចដែលមានព្រៃក្រាស់ស្មុគស្មាញ និងពពកច្រើន ដែលតម្រូវឱ្យមានការផ្ទៀងផ្ទាត់ទិន្នន័យក្នុងស្រុកបន្ថែម និងពឹងផ្អែកខ្លាំងលើទិន្នន័យ Radar ជាជាង Optical។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្រ្តប្រើប្រាស់សេនស័រចម្រុះនេះមានសក្តានុពលខ្លាំង និងមានប្រយោជន៍ខ្ពស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ក្នុងការគ្រប់គ្រងធនធានធម្មជាតិប្រកបដោយនិរន្តរភាព និងទីផ្សារកាបូន។

ជារួម បច្ចេកវិទ្យានេះនឹងជួយរាជរដ្ឋាភិបាល និងស្ថាប័នពាក់ព័ន្ធនៅកម្ពុជា សន្សំសំចៃថវិកាបានដល់ទៅ ៦៧% និងមានសមត្ថភាពពេញលេញក្នុងការតាមដានបម្រែបម្រួលកាបូនប្រចាំឆ្នាំនៅទូទាំងប្រទេស។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះពីប្រព័ន្ធទូរអវកាស និងការសរសេរកូដ: ចាប់ផ្តើមរៀនភាសាសរសេរកូដ Python និងការប្រើប្រាស់ Google Earth Engine (GEE) ដើម្បីទាញយកនិងកែច្នៃទិន្នន័យផ្កាយរណបឥតគិតថ្លៃដូចជា Sentinel-1/2 និង Landsat-8
  2. ស្វែងយល់ពីក្បួនដោះស្រាយម៉ាស៊ីនរៀន (Machine Learning): អនុវត្តការប្រើប្រាស់បណ្ណាល័យ Scikit-Learn សម្រាប់កសាងម៉ូដែល Random Forest និងប្រើប្រាស់ TensorFlowKeras សម្រាប់បង្កើត Deep Neural Networks
  3. ប្រមូលនិងរៀបចំទិន្នន័យក្នុងស្រុក (Local Ground Truth Data): ចុះប្រមូលទិន្នន័យកាបូនក្នុងដី និងវាស់វែងជីវម៉ាស់ដើមឈើនៅទីតាំងជាក់ស្តែងណាមួយ (ឧទាហរណ៍ ឧទ្យានជាតិគិរីរម្យ) ដើម្បីធ្វើជាទិន្នន័យបង្វឹកម៉ូដែល (Training Dataset) ឱ្យស្របនឹងបរិបទប្រទេសកម្ពុជា។
  4. សាកល្បងបញ្ចូលទិន្នន័យចម្រុះ (Multi-Sensor Data Fusion): អនុវត្តការរួមបញ្ចូលទិន្នន័យអុបទិក (Optical) ទិន្នន័យរ៉ាដា (Radar) និងកត្តាអាកាសធាតុពី WorldClim ដើម្បីបង្កើតម៉ូដែលប៉ាន់ស្មានកាបូនរួមបញ្ចូលគ្នា (Direct Modeling)។
  5. វាយតម្លៃ និងប្រៀបធៀបលទ្ធផលម៉ូដែល: ប្រើប្រាស់ Jupyter Notebook ដើម្បីធ្វើការវាយតម្លៃភាពត្រឹមត្រូវនៃម៉ូដែល (គណនា R² និង RMSE) រួចសរសេរជារបាយការណ៍ស្រាវជ្រាវដើម្បីស្នើសុំការគាំទ្រក្នុងការអភិវឌ្ឍជាប្រព័ន្ធតាមដានកាបូនថ្នាក់ជាតិ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Multi-sensor fusion ដំណើរការនៃការយកទិន្នន័យពីប្រភពសេនស័រផ្សេងៗគ្នា (ដូចជាកាមេរ៉ាអុបទិក រ៉ាដា និងសេនស័រកម្តៅ) មកច្របាច់បញ្ចូលគ្នាដោយប្រើកុំព្យូទ័រ ដើម្បីបង្កើតទិន្នន័យមួយដែលមានភាពច្បាស់លាស់ និងពេញលេញជាងការប្រើសេនស័រតែមួយដាច់ដោយឡែក។ ដូចជាការពឹងផ្អែកលើភ្នែកសម្រាប់មើល ត្រចៀកសម្រាប់ស្តាប់ និងច្រមុះសម្រាប់ហិតក្លិនក្នុងពេលតែមួយ ដើម្បីវាយតម្លៃស្ថានភាពជុំវិញខ្លួនឱ្យបានច្បាស់។
Above-ground biomass (AGB) ទម្ងន់សរុបនៃផ្នែកទាំងអស់របស់រុក្ខជាតិដែលមានជីវិត (ដូចជា ដើម មែក ស្លឹក) ដែលស្ថិតនៅពីលើផ្ទៃដី។ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីប៉ាន់ស្មានបរិមាណកាបូនដែលព្រៃឈើស្រូបយកពីបរិយាកាស និងរក្សាទុកក្នុងខ្លួនវា។ ប្រៀបដូចជាការថ្លឹងទម្ងន់ផ្នែកខាងលើដីនៃដើមឈើទាំងអស់នៅក្នុងព្រៃ ដើម្បីដឹងថាវាមានទំហំធំប៉ុនណា និងផ្ទុកជាតិកាបូនប៉ុន្មាន។
Soil organic carbon (SOC) បរិមាណកាបូនដែលផ្ទុកនៅក្នុងដី កើតចេញពីរុក្ខជាតិ ឬសត្វដែលងាប់រលួយហើយបំប្លែងខ្លួនទៅជាសារធាតុសរីរាង្គ។ វាជាកន្លែងផ្ទុកកាបូនដ៏ធំបំផុតនៅក្នុងប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ី។ ដូចជាធនាគារក្រោមដីដែលទទួលកក់កាកសំណល់រុក្ខជាតិនិងសត្វរលួយ ហើយបំប្លែងវាទៅជាជីជាតិ ព្រមទាំងស្តុកទុកជាតិកាបូនមិនឱ្យភាយទៅបរិយាកាស។
Synthetic aperture radar (SAR) បច្ចេកវិទ្យារ៉ាដាដែលបាញ់រលកសញ្ញាអគ្គិសនីម៉ាញេទិកទៅកាន់ផែនដី និងចាប់យកសញ្ញាដែលត្រលប់មកវិញ។ វាមានសមត្ថភាពឆ្លុះទម្លុះពពក ភ្លៀង និងគម្របព្រៃឈើ ដើម្បីវាស់ស្ទង់រចនាសម្ព័ន្ធដើមឈើនៅពីក្រោម។ ដូចជាសត្វប្រចៀវដែលបញ្ចេញរលកសំឡេងដើម្បីដឹងពីទីតាំងនិងរូបរាងរបស់វត្ថុក្នុងទីងងឹត ឬកាត់តាមព្រៃក្រាស់ដោយមិនបាច់ប្រើពន្លឺ។
LiDAR ប្រព័ន្ធសេនស័រ (ភាគច្រើនបំពាក់លើដ្រូន ឬយន្តហោះ) ដែលបាញ់កាំរស្មីឡាស៊ែរទៅកាន់ដី និងវាស់ល្បឿននៃពន្លឺដែលជះត្រលប់មកវិញ ដើម្បីស្កេនបង្កើតជារូបភាពត្រីវិមាត្រ (3D) នៃរចនាសម្ព័ន្ធព្រៃឈើ និងសណ្ឋានដី។ ដូចជាការបាញ់កាំរស្មីឡាស៊ែរវាស់ចម្ងាយរាប់លានដងក្នុងមួយវិនាទី ដើម្បីគូរជារូបភាព 3D នៃដើមឈើ និងដី។
Random Forest ក្បួនដោះស្រាយនៃម៉ាស៊ីនរៀន (Machine Learning Algorithm) ដែលបង្កើត "ដើមឈើសម្រេចចិត្ត" (Decision Trees) ច្រើនរាប់ពាន់ ហើយប្រមូលយកចម្លើយភាគច្រើនដើម្បីធ្វើការទស្សន៍ទាយ ឬចាត់ថ្នាក់ទិន្នន័យឱ្យបានត្រឹមត្រូវបំផុត។ ដូចជាការសួរសំណួរទៅកាន់មនុស្សជំនាញ ១០០ នាក់ ហើយយកចម្លើយដែលភាគច្រើនឯកភាពគ្នា ដើម្បីធានាថាការសម្រេចចិត្តនោះត្រឹមត្រូវ។
Deep Neural Networks (DNN) ទម្រង់ស្មុគស្មាញនៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដែលមានបណ្តាញកោសិកាសិប្បនិម្មិតរៀបចំជាស្រទាប់ៗច្រើនជាន់ វាត្រូវបានប្រើសម្រាប់វិភាគ និងស្វែងរកទំនាក់ទំនងដ៏ស្មុគស្មាញរវាងទិន្នន័យទូរអវកាស និងបរិមាណកាបូន។ ប្រៀបដូចជាការបំពាក់ខួរក្បាលសិប្បនិម្មិតដល់កុំព្យូទ័រ ដែលមានស្រទាប់គិតជាច្រើនជាន់ ដើម្បីឱ្យវាអាចរៀនសូត្រ និងវិភាគទិន្នន័យស្មុគស្មាញដូចការគិតរបស់មនុស្ស។
RMSE (Root Mean Square Error) រង្វាស់គណិតវិទ្យាដែលប្រើដើម្បីវាយតម្លៃកម្រិតនៃភាពខុសគ្នា (ភាពលម្អៀង) រវាងតម្លៃដែលម៉ូដែលកុំព្យូទ័រទស្សន៍ទាយបាន និងតម្លៃពិតប្រាកដដែលបានវាស់នៅទីវាល។ តម្លៃ RMSE កាន់តែតូច បង្ហាញថាម៉ូដែលនោះកាន់តែសុក្រឹត។ ដូចជាពិន្ទុដែលប្រាប់យើងថា ការទស្សន៍ទាយរបស់យើងខុសពីការពិតជាមធ្យមប៉ុន្មាន (បើពិន្ទុនេះកាន់តែទាប មានន័យថាយើងទាយកាន់តែត្រូវ)។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖