Original Title: Research on Retrieval of Surface Temperature Based on Landsat8 Data Atmospheric Correction Method
Source: doi.org/10.25236/AJEE.2022.040105
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការស្រាវជ្រាវលើការទាញយកសីតុណ្ហភាពផ្ទៃដីដោយផ្អែកលើវិធីសាស្ត្រកែតម្រូវបរិយាកាសនៃទិន្នន័យ Landsat8

ចំណងជើងដើម៖ Research on Retrieval of Surface Temperature Based on Landsat8 Data Atmospheric Correction Method

អ្នកនិពន្ធ៖ Jianguo Qi, Shandong Agricultural University, Xinze Li, Shandong Agricultural University

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2022, Academic Journal of Environment & Earth Science

វិស័យសិក្សា៖ Earth Science and Remote Sensing

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យពីរូបភាពផ្កាយរណប ដើម្បីតាមដានបម្រែបម្រួលសីតុណ្ហភាពផ្ទៃដី ដែលជាជំនួយក្នុងការរៀបចំផែនការអភិវឌ្ឍន៍ទីក្រុង និងឆ្លើយតបទៅនឹងបម្រែបម្រួលអាកាសធាតុ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់រូបភាពផ្កាយរណប Landsat 8 TIRS និង OLI រួមជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រកែតម្រូវបរិយាកាស (Atmospheric Correction Method) ដើម្បីទាញយកសីតុណ្ហភាពផ្ទៃដីពិតប្រាកដ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Atmospheric Correction Method
វិធីសាស្ត្រកែតម្រូវបរិយាកាស (វិធីសាស្ត្រស្នើឡើង)
កាត់បន្ថយកំហុសវិទ្យុសកម្មដែលបង្កឡើងដោយឥទ្ធិពលបរិយាកាស និងផ្តល់ភាពងាយស្រួលដោយពឹងផ្អែកលើព័ត៌មានពីរូបភាពផ្ទាល់។ ត្រូវការប៉ារ៉ាម៉ែត្របរិយាកាសជាក់ស្តែង (ឧទាហរណ៍៖ សំណើម និងសម្ពាធខ្យល់) ដែលជារឿយៗពិបាកក្នុងការប្រមូលឱ្យបានគ្រប់ជ្រុងជ្រោយ។ សម្រេចបានមេគុណទំនាក់ទំនងខ្ពស់ចន្លោះពី 0.8756 ដល់ 0.8815 បើប្រៀបធៀបទៅនឹងទិន្នន័យវាស់វែងជាក់ស្តែង។
Split Window Algorithm
ក្បួនដោះស្រាយបង្អួចបំបែក (ប្រើជាមួយទិន្នន័យ MODIS/NOAA)
មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ក្នុងការទាញយកសីតុណ្ហភាពផ្ទៃដីដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យរូបភាពដែលមាន Band អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដកម្តៅចំនួនពីរ។ កម្រិតភាពច្បាស់ (Resolution) នៃរូបភាពមានកម្រិតទាប ដែលធ្វើឱ្យភាពត្រឹមត្រូវនៃការទាញយកសីតុណ្ហភាពមិនទាន់ខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់សម្រាប់តំបន់តូចៗ។ មិនបានបញ្ជាក់តួលេខលទ្ធផលជាក់លាក់នៅក្នុងឯកសារនេះទេ ប៉ុន្តែត្រូវបានលើកឡើងថាខ្វះភាពច្បាស់លាស់ (Low resolution)។
Single-channel Algorithm
ក្បួនដោះស្រាយឆានែលតែមួយ (ឧទាហរណ៍៖ ម៉ូដែលកំណត់ដោយ Zhihao Qin)
អាចប្រើប្រាស់បានយ៉ាងទូលំទូលាយជាមួយទិន្នន័យផ្កាយរណបស៊េរីចាស់ៗដូចជា Landsat TM6។ មានចន្លោះប្រហោង និងមិនសូវមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់តំបន់ដែលមានសណ្ឋានដីស្មុគស្មាញ និងឥទ្ធិពលបរិយាកាសខ្លាំង។ មិនមានលទ្ធផលជាក់ស្តែងក្នុងឯកសារនេះទេ ត្រូវបានលើកឡើងជាវិធីសាស្ត្រប្រៀបធៀបដែលខ្វះខាតសម្រាប់តំបន់ស្មុគស្មាញ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្ត្រនេះទាមទារកម្មវិធីកុំព្យូទ័រឯកទេស និងទិន្នន័យរូបភាពផ្កាយរណបដែលមានគុណភាពបង្ហាញកម្រិតមធ្យម ព្រមទាំងទិន្នន័យផ្ទៀងផ្ទាត់ពីដីជាក់ស្តែង។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅទីក្រុង Jinan ប្រទេសចិន ដែលស្ថិតនៅតំបន់រយៈទទឹងកណ្តាល (Mid-latitude) និងព័ទ្ធជុំវិញដោយភ្នំ។ ទិន្នន័យដែលប្រើប្រាស់មានកម្រិតតិចតួច (ត្រឹមតែ២ថ្ងៃក្នុងឆ្នាំ២០១៧ និង២០១៨) និងខ្វះទិន្នន័យបរិយាកាសជាក់ស្តែងនៅតាមចំណុចនីមួយៗ។ សម្រាប់កម្ពុជា វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ដែលត្រូវប្តូរការកំណត់ម៉ូដែលបរិយាកាសពី Mid-latitude ទៅជា Tropical atmospheric profile វិញ ទើបផ្តល់លទ្ធផលត្រឹមត្រូវ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនៃការប្រើប្រាស់ Landsat 8 នេះពិតជាមានភាពសមស្រប និងអាចយកមកអនុវត្តបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវបរិស្ថាននៅប្រទេសកម្ពុជា។

សរុបមក ការប្រើប្រាស់រូបភាពផ្កាយរណបតាមរយៈវិធីសាស្ត្រកែតម្រូវបរិយាកាស គឺជាឧបករណ៍ដ៏មានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ជួយកម្ពុជាក្នុងការសម្របខ្លួន និងរៀបចំគោលនយោបាយឆ្លើយតបនឹងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាទ្រឹស្តី និងប្រមូលទិន្នន័យរូបភាព: បង្កើតគណនីនៅលើវិបផតថល USGS EarthExplorer ដើម្បីទាញយករូបភាព Landsat 8 Level 1 (ទាំង OLI និង TIRS) នៃតំបន់គោលដៅនៅកម្ពុជា (ឧទាហរណ៍៖ ភ្នំពេញ) ក្នុងរដូវប្រាំងដើម្បីចៀសវាងពពក។
  2. ដំឡើងកម្មវិធី និងរៀបចំទិន្នន័យ (Preprocessing): ដំឡើងកម្មវិធី ENVI សម្រាប់ការវិភាគកម្រិតខ្ពស់ ឬប្រើប្រាស់កម្មវិធីឥតគិតថ្លៃ QGIS ដែលមាន Plugin សម្រាប់ Semi-Automatic Classification (SCP) ដើម្បីធ្វើក្រិតតាមខ្នាតវិទ្យុសកម្ម (Radiometric Calibration)។
  3. ការកែតម្រូវបរិយាកាស និងគណនាសន្ទស្សន៍រុក្ខជាតិ: ប្រើប្រាស់ម៉ូដែល FLAASH ក្នុងកម្មវិធី ENVI ដោយដាច់ខាតត្រូវកំណត់ប្រភេទបរិយាកាសទៅជា Tropical Model។ បន្ទាប់មក ប្រើ Band Math គណនា NDVI និងភាពបញ្ចេញកម្តៅផ្ទៃដី (Surface Emissivity) តាមរូបមន្តក្នុងឯកសារ។
  4. ទាញយកសីតុណ្ហភាពផ្ទៃដីពិត (LST Inversion): អនុវត្តអនុគមន៍ Planck's function លើ Band 10 ដោយបញ្ចូលតម្លៃការបញ្ជូនបរិយាកាស (Transmittance) និង Emissivity ដែលបានគណនារួច ដើម្បីបម្លែងតម្លៃវិទ្យុសកម្មទៅជាសីតុណ្ហភាពកម្រិត Kelvin រួចប្តូរមកជាអង្សាសេ។
  5. ការផ្ទៀងផ្ទាត់ និងការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង: ទាក់ទងយកទិន្នន័យវាស់វែងសីតុណ្ហភាពដីផ្ទាល់ពីស្ថានីយឧតុនិយមដែលនៅជិតតំបន់សិក្សា ដើម្បីធ្វើការវិភាគតំរែតំរង់លីនេអ៊ែរ (Linear Regression Analysis) វាយតម្លៃភាពត្រឹមត្រូវ មុននឹងផលិតផែនទីបែងចែកកម្តៅសម្រាប់ប្រើប្រាស់ផ្លូវការ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Temperature inversion នៅក្នុងបរិបទតេឡេដេតទិច (Remote Sensing) នៃឯកសារនេះ វាមិនមែនមានន័យថាការក្រឡាប់ចុះឡើងនៃសីតុណ្ហភាពអាកាសធាតុទេ ប៉ុន្តែវាគឺជាដំណើរការគណនាត្រឡប់ (Retrieval/Inversion process) ដើម្បីទាញយកសីតុណ្ហភាពពិតប្រាកដនៅលើផ្ទៃដី ដោយផ្អែកលើទិន្នន័យកាំរស្មីដែលសេនស័រផ្កាយរណបចាប់បាន បន្ទាប់ពីដកចេញនូវកត្តារំខានផ្សេងៗ។ ដូចជាការសម្លឹងមើលវត្ថុមួយកាត់កញ្ចក់ប្រឡាក់ ហើយយើងព្យាយាមទាយពណ៌ពិតប្រាកដរបស់វត្ថុនោះ ដោយគណនាដកចេញនូវភាពកខ្វក់របស់កញ្ចក់។
Atmospheric correction method ជាវិធីសាស្ត្រគណនាដើម្បីលុបបំបាត់កំហុស (Error) ដែលបង្កឡើងដោយឥទ្ធិពលនៃបរិយាកាស (ដូចជា ការស្រូបយក និងការខ្ចាត់ខ្ចាយដោយចំហាយទឹក ធូលី និងឧស្ម័ន) ដែលធ្វើឱ្យរអាក់រអួលដល់កាំរស្មីកម្តៅមុនពេលវាធ្វើដំណើរពីដីទៅដល់សេនស័រផ្កាយរណប។ ដូចជាការចុចប៊ូតុងកែពណ៌រូបថត (Filter) ឱ្យច្បាស់និងត្រឹមត្រូវឡើងវិញ បន្ទាប់ពីថតកាត់ផ្សែងអ័ព្ទក្រាស់។
Surface emissivity ជារង្វាស់ (ពី 0 ទៅ 1) ដែលបញ្ជាក់ពីសមត្ថភាពជាក់លាក់របស់វត្ថុមួយនៅលើដី (ឧទាហរណ៍៖ បេតុង ទឹក ដីឡូត៍ រុក្ខជាតិ) ក្នុងការបញ្ចេញថាមពលកម្តៅ (Thermal radiation) ទៅកាន់លំហ ធៀបទៅនឹងវត្ថុខ្មៅស្រូបកម្តៅល្អឥតខ្ចោះ (Blackbody) នៅសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា។ ដូចជាភាពខុសគ្នារវាងការពាក់អាវពណ៌ខ្មៅ និងអាវពណ៌សនៅក្រោមពន្លឺថ្ងៃ ដែលអាវមួយស្រូបនិងភាយកម្តៅចេញមកក្រៅបានលឿនជាងអាវមួយទៀត។
NDVI អក្សរកាត់នៃ Normalized Difference Vegetation Index គឺជាសូចនាករគណិតវិទ្យាដែលប្រើប្រាស់កម្រិតចំណាំងផ្លាតនៃពន្លឺពណ៌ក្រហម (Red) និងពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត (Near-infrared) ពីរូបភាពផ្កាយរណប ដើម្បីវាយតម្លៃពីភាពខៀវស្រងាត់ ដង់ស៊ីតេ និងសុខភាពរបស់រុក្ខជាតិនៅក្នុងតំបន់មួយ។ ដូចជាឧបករណ៍ស្កេនដែលវាស់កម្រិត "ភាពរស់រវើកនិងកម្រិតពណ៌បៃតង" របស់ស្លឹកឈើ ដោយមើលទៅលើប្រភេទពន្លឺដែលវាជះត្រឡប់មកវិញ។
Atmospheric transmittance ជាភាគរយនៃថាមពលវិទ្យុសកម្ម (Radiation) ដែលអាចធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់ស្រទាប់បរិយាកាសផែនដីបានដោយជោគជ័យ ដោយមិនត្រូវបានស្រូបយក ឬខ្ចាត់ខ្ចាយបាត់បង់ដោយឧស្ម័ន ឬភាគល្អិតផ្សេងៗក្នុងបរិយាកាសឡើយ។ ដូចជាកម្រិតនៃពន្លឺពិលដែលអាចជះឆ្លងកាត់ទឹកល្អក់បាន បើទឹកកាន់តែល្អក់ ពន្លឺដែលឆ្លងកាត់បាន (Transmittance) មានកាន់តែតិច។
Planck's formula ជារូបមន្តរូបវិទ្យាដែលពិពណ៌នាអំពីទំនាក់ទំនងរវាងសីតុណ្ហភាពរបស់វត្ថុមួយ និងបរិមាណថាមពលវិទ្យុសកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចដែលវាបញ្ចេញនៅរលកប្រវែង (Wavelength) ជាក់លាក់មួយ។ ក្នុងន័យនេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីបំប្លែងតម្លៃវិទ្យុសកម្មដែលផ្កាយរណបវាស់បាន ទៅជាតម្លៃសីតុណ្ហភាពដីវិញ។ ដូចជាតារាងបកប្រែដែលប្រាប់យើងយ៉ាងច្បាស់ថា បើដុំដែកដុតឡើងពន្លឺពណ៌ក្រហមរាងលឿងបែបនេះ តើវាមានកម្តៅពិតប្រាកដប៉ុន្មានអង្សារសេ។
thermal infrared band ជាផ្នែកមួយនៃវិសាលគមអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (រលកប្រវែងចន្លោះប្រហែល 8 ទៅ 15 មីក្រូម៉ែត្រ) ដែលភ្នែកមនុស្សមិនអាចមើលឃើញ ប៉ុន្តែសេនស័រផ្កាយរណប (ដូចជា TIRS) អាចចាប់យកបាន ដើម្បីវាស់កម្តៅដែលភាយចេញពីផ្ទៃផែនដីដោយផ្ទាល់។ ដូចជាកាមេរ៉ាសម្លឹងយប់ (Thermal camera) ដែលគេពាក់ដើម្បីមើលឃើញកម្តៅខ្លួនមនុស្ស ឬសត្វបញ្ចេញពន្លឺក្នុងទីងងឹត។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖