Original Title: COLLECTIVE SENSING AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE TECHNIQUES FOR NATURAL HAZARD RISK AND IMPACT ASSESSMENT
Source: elib.dlr.de
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

បច្ចេកទេសការចាប់សញ្ញារួម និងបញ្ញាសិប្បនិម្មិតសម្រាប់ការវាយតម្លៃហានិភ័យ និងផលប៉ះពាល់នៃគ្រោះថ្នាក់ធម្មជាតិ

ចំណងជើងដើម៖ COLLECTIVE SENSING AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE TECHNIQUES FOR NATURAL HAZARD RISK AND IMPACT ASSESSMENT

អ្នកនិពន្ធ៖ Christian Geiß (Julius-Maximilians-University of Würzburg)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024

វិស័យសិក្សា៖ Remote Sensing and Artificial Intelligence

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ និក្ខេបបទនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការខ្វះខាតទិន្នន័យការប៉ះពាល់ (Exposure data) ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ និងទាន់សម័យសម្រាប់ការវាយតម្លៃហានិភ័យគ្រោះថ្នាក់ធម្មជាតិ ដោយសារការកើនឡើងនៃនគរូបនីយកម្ម និងបម្រែបម្រួលអាកាសធាតុ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះអភិវឌ្ឍវិធីសាស្ត្ររៀនស៊ីជម្រៅ (Deep Learning) និងម៉ាស៊ីនរៀន (Machine Learning) ថ្មីៗ ដើម្បីទាញយកព័ត៌មានលម្អិតពីទិន្នន័យរូបភាពផ្កាយរណប និងទិន្នន័យពីដី។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Virtual Support Vector Machines (VSVM) with Self-Learning
ម៉ាស៊ីនវ៉ិចទ័រគាំទ្រនិម្មិត (VSVM) ដែលមានយុទ្ធសាស្ត្ររៀនដោយខ្លួនឯង
ដំណើរការបានល្អបំផុត និងផ្តល់ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់នៅពេលមានទិន្នន័យគំរូ (Labeled data) តិចតួច។ ជួយកាត់បន្ថយការចំណាយ និងពេលវេលាក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យផ្ទាល់ពីទីតាំង។ នៅពេលមានទិន្នន័យគំរូច្រើនគ្រប់គ្រាន់ វិធីសាស្ត្រនេះអាចនឹងមានប្រសិទ្ធភាពទាបជាងបណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត (CNNs) បន្តិច។ បង្កើតបានលទ្ធផលមានលំនឹង (Plateau-like performance) និងមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ជាង SVM ធម្មតា និង CNN ក្នុងស្ថានភាពខ្វះខាតទិន្នន័យគំរូ។
Deep Multitask Learning (CNN)
ការរៀនស៊ីជម្រៅពហុភារកិច្ចដោយប្រើ CNN ពីរូបភាពកម្រិតដងផ្លូវ
អាចធ្វើចំណាត់ថ្នាក់និងទាញយកលក្ខណៈជាច្រើនរបស់អគារ (ដូចជា កម្ពស់ ប្រភេទដំបូល សម្ភារៈសាងសង់) ក្នុងពេលតែមួយ ដែលជួយសន្សំសំចៃពេលវេលាហ្វឹកហាត់ម៉ូដែល។ ទាមទារកម្លាំងម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រ (GPU) ខ្ពស់ និងភាពសម្បូរបែបនៃទិន្នន័យរូបភាពដងផ្លូវ (Street-level imagery)។ សម្រេចបានភាពត្រឹមត្រូវទូទៅ (Overall Accuracy) រហូតដល់ 88.43% ក្នុងការវាយតម្លៃលក្ខណៈនៃអគារសម្រាប់ការសិក្សាហានិភ័យធម្មជាតិពហុមុខ។
LSTM Networks for Time-Series Extrapolation
បណ្តាញអង្គចងចាំរយៈពេលខ្លី-វែង (LSTM) សម្រាប់ព្យាករណ៍ទិន្នន័យ
មានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការវិភាគលំនាំទិន្នន័យតាមពេលវេលា (Time-series) ដើម្បីព្យាករណ៍ពីការពង្រីកទីក្រុង និងចំនួនប្រជាជនដែលនឹងរងហានិភ័យនាពេលអនាគត។ ទាមទារទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្ត្រដែលមានគុណភាពខ្ពស់ និងមានរយៈពេលវែងទើបអាចព្យាករណ៍បានច្បាស់លាស់។ ម៉ូដែល Bidirectional LSTM ទទួលបានកម្រិតលំអៀងទាបបំផុតត្រឹមតែ 3.63 នាក់ប៉ុណ្ណោះក្នុងមួយក្រឡា 100x100 ម៉ែត្រ សម្រាប់ការប៉ាន់ស្មានប្រជាជននៅឆ្នាំ 2035។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្ត្រក្នុងការសិក្សានេះទាមទារធនធានកុំព្យូទ័រខ្លាំង និងទិន្នន័យចម្រុះជាច្រើន ពិសេសសម្រាប់ការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែល Deep Learning លើទិន្នន័យរូបភាពផ្កាយរណប។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងជាចម្បងនៅក្នុងប្រទេសអាល្លឺម៉ង់ ស៊ីលី កូឡុំប៊ី និងប៉េរូ ដែលទម្រង់នៃអគារ និងការរៀបចំទីក្រុងមានភាពខុសប្លែកពីប្រទេសកម្ពុជា។ អគារនៅកម្ពុជា (ដូចជាផ្ទះឈើ ផ្ទះល្វែង និងសំណង់មិនរៀបរយតាមមាត់ស្ទឹង) មានលក្ខណៈភូមិសាស្ត្រនិងស្ថាបត្យកម្មខុសប្លែក ដែលតម្រូវឱ្យមានការប្រមូលទិន្នន័យគំរូក្នុងស្រុកដើម្បីធ្វើការកែតម្រូវម៉ូដែល (Fine-tuning)។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាបរិបទភូមិសាស្ត្រខុសគ្នាក៏ពិតមែន ប៉ុន្តែវិធីសាស្ត្រនិងបច្ចេកវិទ្យាដែលបានលើកឡើងក្នុងឯកសារនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តនៅប្រទេសកម្ពុជា។

សរុបមក បច្ចេកទេស AI និងការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យផ្កាយរណបបើកទូលាយទាំងនេះ ផ្តល់នូវឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលសម្រាប់រដ្ឋាភិបាលនិងអ្នកស្រាវជ្រាវកម្ពុជា ក្នុងការវាយតម្លៃហានិភ័យនិងរៀបចំផែនការទប់ទល់គ្រោះធម្មជាតិដោយចំណាយតិច។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ស្វែងយល់ពីមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ Remote Sensing និង GIS: ចាប់ផ្តើមសិក្សាពីការប្រើប្រាស់កម្មវិធី QGIS និង Google Earth Engine (GEE) ដើម្បីទាញយកនិងដំណើរការរូបភាពផ្កាយរណបឥតគិតថ្លៃដូចជា Sentinel-2 និង Landsat
  2. អភិវឌ្ឍជំនាញ Machine Learning និងការសរសេរកូដ: រៀនសរសេរកូដ Python ដោយផ្តោតលើបណ្ណាល័យសំខាន់ៗដូចជា Scikit-learn សម្រាប់ម៉ូដែលធម្មតា (ឧ. SVM, Random Forest) និង PyTorch សម្រាប់ម៉ូដែល Deep Learning ។
  3. ប្រមូលនិងរៀបចំទិន្នន័យក្នុងស្រុក: ទាញយកទិន្នន័យទីតាំងអគារពី OpenStreetMap ក្នុងតំបន់គោលដៅនៅកម្ពុជា (ឧទាហរណ៍ ក្រុងភ្នំពេញ ឬបាត់ដំបង) រួមបញ្ចូលជាមួយទិន្នន័យរូបភាពផ្កាយរណប ដើម្បីបង្កើតជាទិន្នន័យហ្វឹកហាត់ (Training Dataset)។
  4. អនុវត្តម៉ូដែលវាយតម្លៃអគារ និងការប៉ះពាល់: សាកល្បងប្រើប្រាស់ម៉ូដែល U-NetVSVM ដើម្បិធ្វើចំណាត់ថ្នាក់តំបន់ដែលមានសំណង់អគារច្រើន និងយកលទ្ធផលទៅផ្គូផ្គងជាមួយផែនទីតំបន់ងាយរងគ្រោះទឹកជំនន់ ដើម្បីវាយតម្លៃហានិភ័យពិតប្រាកដ។
  5. សិក្សាពីការវាយតម្លៃនិងការធ្វើការព្យាករណ៍ជាស៊េរីពេលវេលា: រៀបចំទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្ត្រច្រើនឆ្នាំ និងអនុវត្តម៉ូដែល LSTM ដើម្បីព្យាករណ៍ពីកំនើនប្រជាជន និងទិសដៅនៃការពង្រីកទីក្រុងនៅតាមតំបន់ងាយរងគ្រោះនាពេលអនាគត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Virtual Support Vector Machines (VSVM) ជាក្បួនម៉ាស៊ីនរៀនដែលបង្កើតទិន្នន័យនិម្មិត (virtual samples) បន្ថែមពីលើទិន្នន័យពិតដែលមានស្រាប់ ដើម្បីជួយឲ្យម៉ូដែលរៀនបានកាន់តែច្បាស់ និងកាត់បន្ថយកំហុសទោះបីជាមានទិន្នន័យសម្រាប់ហ្វឹកហាត់តិចតួចក៏ដោយ។ ដូចជាសិស្សម្នាក់ដែលយកលំហាត់ចាស់មកបំប្លែងជារាងថ្មីៗខ្លួនឯងដើម្បីហាត់ធ្វើ ដែលធ្វើឲ្យគេពូកែជាងមុនទោះគ្រូដាក់លំហាត់ឲ្យតិចក៏ដោយ។
Convolutional Neural Networks (CNN) ជាប្រភេទបណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិតដែលពូកែខាងវិភាគរូបភាព ដោយវាធ្វើការកាត់រូបភាពជាចំណែកតូចៗដើម្បីស្វែងរកលក្ខណៈពិសេស (ដូចជា គែម ទម្រង់ ឬពណ៌) សម្រាប់ធ្វើចំណាត់ថ្នាក់ឬទាញយកទិន្នន័យ។ ដូចជាមនុស្សដែលប្រើកែវពង្រីកដើរសម្លឹងមើលរូបភាពមួយផ្ទាំងម្តងមួយក្រឡាៗ ដើម្បីកត់សម្គាល់ថាវត្ថុក្នុងរូបនោះជាអ្វី។
Long Short-Term Memory (LSTM) ជាម៉ូដែល AI មួយប្រភេទដែលមានសមត្ថភាពចងចាំព័ត៌មានពីអតីតកាលក្នុងរយៈពេលយូរ ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការវិភាគលំនាំទិន្នន័យជាស៊េរីពេលវេលា (Time-series) និងការព្យាករណ៍ព្រឹត្តិការណ៍នាពេលអនាគត។ ដូចជាអ្នកកត់ត្រាប្រវត្តិសាស្ត្រម្នាក់ដែលអាចចងចាំហេតុការណ៍និងលំនាំកាលពីឆ្នាំមុនៗ ដើម្បីយកមកទាយប្រាប់ពីអ្វីដែលអាចនឹងកើតឡើងនៅឆ្នាំក្រោយ។
Semantic Segmentation ជាបច្ចេកទេសកុំព្យូទ័រក្នុងការបែងចែករូបភាព ដោយចាត់ថ្នាក់ភីកសែល (pixel) នីមួយៗទៅក្នុងក្រុមណាមួយជាក់លាក់ (ឧទាហរណ៍ អគារ ផ្លូវ ដើមឈើ) ដើម្បីឱ្យកុំព្យូទ័រយល់ពីអត្ថន័យនៃរូបភាពនោះទាំងមូល។ ដូចជាការយកពណ៌ផ្សេងៗគ្នាទៅផាត់លើរូបភាពមួយផ្ទាំង ដោយផាត់ពណ៌ក្រហមលើអគារ ពណ៌ខៀវលើទឹក និងពណ៌បៃតងលើដើមឈើ ដើម្បីងាយស្រួលចំណាំនិងបែងចែក។
Multitask Learning ជាវិធីសាស្ត្រហ្វឹកហាត់ម៉ូដែល AI មួយឲ្យធ្វើការងារច្រើនមុខក្នុងពេលតែមួយ ដោយប្រើប្រាស់ចំណេះដឹងនិងលក្ខណៈរួមគ្នា ដើម្បីសន្សំសំចៃពេលវេលា និងបង្កើនភាពត្រឹមត្រូវជាងការហ្វឹកហាត់ម៉ូដែលដាច់ដោយឡែកពីគ្នា។ ដូចជាការបង្រៀនសិស្សម្នាក់ឲ្យចេះទាំងគណិតវិទ្យា និងរូបវិទ្យាព្រមគ្នា ព្រោះមុខវិជ្ជាទាំងពីរនេះអាចជួយបំពេញចំណេះដឹងឲ្យគ្នាទៅវិញទៅមកបានយ៉ាងល្អ។
Digital Surface Model (DSM) ជាទិន្នន័យគំរូកម្ពស់បែប 3D នៃផ្ទៃផែនដី ដែលប្រមូលបានពីផ្កាយរណប ដោយវារួមបញ្ចូលទាំងកម្ពស់នៃសំណង់អគារ ដើមឈើ និងវត្ថុផ្សេងៗទៀតដែលស្ថិតនៅលើដី។ ដូចជាការយកភួយមួយផ្ទាំងធំទៅគ្របពីលើទីក្រុងមួយ រួចវាស់រាង និងកម្ពស់នៃភួយនោះដែលពើងឡើងដោយសារអគារ ឬដើមឈើ។
Domain Adaptation ជាបច្ចេកទេសផ្ទេរចំណេះដឹងរបស់ម៉ូដែល AI ដែលបានហ្វឹកហាត់រួចនៅតំបន់ប្រភពមួយ ទៅអនុវត្តនៅតំបន់គោលដៅមួយទៀតដែលមានលក្ខណៈស្រដៀងគ្នា ដើម្បីកាត់បន្ថយការចំណាយក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យថ្មី។ ដូចជាការដែលយើងចេះបើកឡាននៅប្រទេសកម្ពុជា រួចយកជំនាញនេះទៅកែសម្រួលបន្តិចបន្តួចដើម្បីអាចបើកឡាននៅប្រទេសអង់គ្លេសបានដោយមិនបាច់រៀនពីដំបូងឡើយ។
Exposure Modelling ជាការបង្កើតម៉ូដែលដើម្បីវាយតម្លៃ និងគណនាពីចំនួនប្រជាជន សំណង់អគារ ឬហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធ ដែលស្ថិតក្នុងតំបន់ប្រឈមនឹងគ្រោះថ្នាក់ធម្មជាតិ (ដូចជាការរញ្ជួយដី ឬទឹកជំនន់) ដើម្បីត្រៀមលក្ខណៈទប់ទល់និងប៉ាន់ស្មានការខូចខាត។ ដូចជាការរាប់ចំនួនមនុស្សនិងទ្រព្យសម្បត្តិដែលស្ថិតនៅលើផ្លូវទឹកហូរ ដើម្បីដឹងជាមុនថាបើមានទឹកជំនន់ តើមានអ្នកណាខ្លះនិងអ្វីខ្លះដែលអាចនឹងរងគ្រោះ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖