Original Title: Image-Based Atmospheric Corrections - Revisited and Improved
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការកែតម្រូវបរិយាកាសផ្អែកលើរូបភាព - ការពិនិត្យឡើងវិញ និងកែលម្អ

ចំណងជើងដើម៖ Image-Based Atmospheric Corrections - Revisited and Improved

អ្នកនិពន្ធ៖ Pat S. Chavez, Jr. (U.S. Geological Survey)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 1996, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing

វិស័យសិក្សា៖ Remote Sensing

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយតម្រូវការសម្រាប់នីតិវិធីកែតម្រូវវិទ្យុសកម្មផ្អែកលើរូបភាពផ្កាយរណបដែលត្រឹមត្រូវ និងចំណាយតិច ដោយមិនពឹងផ្អែកលើការវាស់វែងបរិយាកាសដោយផ្ទាល់នៅទីវាល (in-situ) ដ៏មានតម្លៃថ្លៃ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះពង្រីកម៉ូដែលដកវត្ថុងងឹត (DOS) ដោយរួមបញ្ចូលការកែតម្រូវគុណធៀបសាមញ្ញសម្រាប់ការបញ្ជូនតបរិយាកាស និងប្រៀបធៀបភាពត្រឹមត្រូវរបស់វាជាមួយនឹងម៉ូដែលវាស់វែងផ្ទាល់ដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យ Landsat TM។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Apparent Reflectance Model
ម៉ូដែលចំណាំងផ្លាតជាក់ស្តែង (មិនមានការកែតម្រូវបរិយាកាស)
ងាយស្រួលបំផុតក្នុងការអនុវត្ត និងមិនតម្រូវឱ្យមានការវាស់វែងនៅទីវាល ឬទិន្នន័យបរិយាកាសឡើយ។ មិនមានការកែតម្រូវលើការខ្ចាត់ខ្ចាយ ឬការស្រូបយកពន្លឺដោយបរិយាកាសទេ ដែលបណ្តាលឱ្យមានភាពលម្អៀងខ្ពស់ (កែតម្រូវលើសសម្រាប់ចំណាំងផ្លាតងងឹត និងខ្វះសម្រាប់ចំណាំងផ្លាតភ្លឺ)។ ផ្តល់លទ្ធផលមានភាពត្រឹមត្រូវទាបបំផុត និងមិនអាចទទួលយកបានសម្រាប់ការសិក្សាភាគច្រើន ជាពិសេសលើកម្រងរលក (Bands) ទី១ និងទី៤ នៃ Landsat TM។
DOS 1-Percent Model
ម៉ូដែលដកវត្ថុងងឹតកម្រិត ១ភាគរយ (Dark-Object Subtraction)
ជាវិធីសាស្ត្រផ្អែកលើរូបភាពទាំងស្រុង ដែលសាមញ្ញ និងមិនតម្រូវឱ្យមានការវាស់វែងផ្ទាល់នៅទីវាល។ កែតម្រូវបានតែឥទ្ធិពលនៃការខ្ចាត់ខ្ចាយបែបបូកបន្ថែម (Additive scattering) ប៉ុន្តែមិនបានកែតម្រូវឥទ្ធិពលគុណធៀបនៃការបញ្ជូនតបរិយាកាស (Multiplicative transmittance) ទេ។ ផ្តល់ភាពត្រឹមត្រូវដែលអាចទទួលយកបានសម្រាប់តែវត្ថុដែលមានចំណាំងផ្លាតងងឹត (Dark reflectances) ប៉ុន្តែមិនល្អសម្រាប់ផ្ទៃដីភ្លឺៗនោះទេ។
HBC Model (In-situ RTC)
ម៉ូដែល HBC ដែលប្រើទិន្នន័យវាស់វែងផ្ទាល់នៅទីវាលជាមួយសូហ្វវែរ RTC
ផ្តល់នូវភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុត និងមានការកែតម្រូវគ្រប់ជ្រុងជ្រោយទាំងការខ្ចាត់ខ្ចាយ និងការបញ្ជូនតពន្លឺ។ ត្រូវការចំណាយខ្ពស់ ចំណាយពេលច្រើន និងទាមទារឱ្យមានការវាស់វែងផ្ទាល់នៅទីវាលចំពេលដែលផ្កាយរណបហោះកាត់ ដែលមិនអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់ទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្ត្រ។ ដើរតួជាបន្ទាត់គោល (Baseline) ដ៏ល្អបំផុត ដែលផ្តល់លទ្ធផលចំណាំងផ្លាតដីមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុតនៅក្នុងការសិក្សានេះ។
COST Model
ម៉ូដែល COST (ប្រើកូស៊ីនុសនៃមុំស៊េនីតព្រះអាទិត្យ)
ជាម៉ូដែលផ្អែកលើរូបភាពទាំងស្រុង មិនត្រូវការទិន្នន័យនៅទីវាល ហើយអាចកែតម្រូវបានទាំងការខ្ចាត់ខ្ចាយ និងឥទ្ធិពលគុណធៀបនៃការបញ្ជូនតបរិយាកាសដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ អាចនឹងមានការកែតម្រូវលើសកម្រិត (Over-correct) ប្រសិនបើមុំស៊េនីតព្រះអាទិត្យធំជាង ៥៥ ដឺក្រេ ហើយទាមទារការជ្រើសរើសតម្លៃវត្ថុងងឹត (Dark-object) ឱ្យបានត្រឹមត្រូវ។ សម្រេចបានលទ្ធផលចំណាំងផ្លាតដីមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ ស្មើនឹងម៉ូដែល HBC ដែលប្រើទិន្នន័យវាស់វែងផ្ទាល់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ម៉ូដែល COST កាត់បន្ថយការចំណាយយ៉ាងច្រើនដោយលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់ការវាស់វែងបរិយាកាសផ្ទាល់នៅទីវាល និងមិនត្រូវការកម្មវិធីកូដផ្ទេរវិទ្យុសកម្ម (RTC) ស្មុគស្មាញនោះទេ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់ទិន្នន័យពីមជ្ឈមណ្ឌលកសិកម្ម Maricopa ក្នុងរដ្ឋ Arizona សហរដ្ឋអាមេរិក ដែលមានអាកាសធាតុពាក់កណ្តាលស្ងួត/ស្ងួត (Semi-arid/arid)។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានអាកាសធាតុត្រូពិចមូសុង ការអនុវត្តម៉ូដែលនេះប្រហែលជាត្រូវការការផ្ទៀងផ្ទាត់បន្ថែម ដោយសារកម្រិតសំណើម កំហាប់ចំហាយទឹក និងពពកក្នុងបរិយាកាសមានភាពខុសគ្នាខ្លាំង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាត្រូវបានបង្កើតឡើងតាំងពីឆ្នាំ ១៩៩៦ ក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រ COST នេះនៅតែមានតម្លៃខ្លាំងសម្រាប់ការសិក្សាស្រាវជ្រាវនៅកម្ពុជា ជាពិសេសសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្ត្រដែលគ្មានការវាស់វែងផ្ទាល់។

ម៉ូដែលនេះផ្តល់នូវមធ្យោបាយចំណាយតិច សាមញ្ញ និងមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់និស្សិត និងអ្នកស្រាវជ្រាវកម្ពុជា ក្នុងការទាញយកតម្លៃចំណាំងផ្លាតដី (Ground Reflectance) ដែលមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ពីបណ្ណសាររូបភាពផ្កាយរណបចាស់ៗសម្រាប់ការសិក្សាពីបំរែបំរួលបរិស្ថាន។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ស្វែងយល់ពីទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាន និងការរៀបចំទិន្នន័យ: សិក្សាអំពីគោលការណ៍ Radiometric Correction និង Dark-Object Subtraction។ បន្ទាប់មក ប្រើប្រាស់ USGS EarthExplorer ដើម្បីទាញយកទិន្នន័យរូបភាព Landsat កម្រិត ១ (Level-1) ដែលគ្របដណ្តប់តំបន់សិក្សានៅកម្ពុជា រួមជាមួយនឹងឯកសារ Metadata (MTL file)។
  2. កំណត់តម្លៃ Digital Number នៃវត្ថុងងឹត: បើករូបភាពនៅក្នុងកម្មវិធី QGISENVI រួចប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Histogram ដើម្បីស្វែងរកតម្លៃភីកសែលដែលងងឹតបំផុត (Darkest valid pixel) នៅក្នុងកម្រងរលក (Band) នីមួយៗ ដែលតំណាងឱ្យឥទ្ធិពលចំណាំងផ្លាតបរិយាកាស (Path Radiance)។
  3. ទាញយកតម្លៃមុំព្រះអាទិត្យពីឯកសារ Metadata: បើកឯកសារ MTL ដែលភ្ជាប់មកជាមួយទិន្នន័យរូបភាព ដើម្បីស្វែងរកតម្លៃមុំកម្ពស់ព្រះអាទិត្យ (Sun Elevation Angle) បន្ទាប់មកគណនារកមុំស៊េនីតព្រះអាទិត្យ (Solar Zenith Angle = 90 - Sun Elevation) និងបំប្លែងតម្លៃនោះទៅជាកូស៊ីនុស (Cosine)។
  4. អនុវត្តរូបមន្តគណនា COST Model: ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Raster Calculator នៅក្នុង QGIS ដើម្បីបញ្ចូលរូបមន្តបំប្លែងទិន្នន័យពី Digital Number (DN) ទៅជា Ground Reflectance ដោយបញ្ចូលកត្តា Cos(TZ) សម្រាប់ការបញ្ជូនត (Transmittance) និងដកចេញនូវតម្លៃ Dark Object សម្រាប់ការខ្ចាត់ខ្ចាយ។
  5. ប្រៀបធៀប និងផ្ទៀងផ្ទាត់លទ្ធផល: ដើម្បីធានាភាពត្រឹមត្រូវ សូមប្រៀបធៀបលទ្ធផលដែលទទួលបានជាមួយផលិតផលទិន្នន័យ Landsat Surface Reflectance (Level-2) ដែលផ្តល់ដោយ USGS ដើម្បីវាយតម្លៃប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ូដែលនេះនៅក្នុងបរិបទអាកាសធាតុប្រទេសកម្ពុជា។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Dark-object subtraction (DOS) ជាវិធីសាស្ត្រកែតម្រូវឥទ្ធិពលបរិយាកាសក្នុងរូបភាពផ្កាយរណប ដោយសន្មតថាភីកសែលដែលងងឹតបំផុត (ឧទាហរណ៍៖ ស្រមោល ឬទឹកជ្រៅ) គួរតែមានចំណាំងផ្លាតស្មើនឹងសូន្យ។ ដូច្នេះ តម្លៃពន្លឺដែលសេនស័រកត់ត្រាបានពីភីកសែលងងឹតទាំងនោះ គឺជាពន្លឺរំខានដែលជះដោយបរិយាកាស ដែលចាំបាច់ត្រូវដកចេញពីគ្រប់ភីកសែលទាំងអស់ក្នុងរូបភាព។ ដូចជាការថតរូបក្នុងបន្ទប់មានផ្សែងបារី ហើយយើងកាត់បន្ថយកម្រិតពណ៌សនៃផ្សែងនោះចេញពីផ្ទៃរូបភាពទាំងមូល ដើម្បីឱ្យឃើញវត្ថុផ្សេងៗច្បាស់កម្រិតដើម។
Atmospheric transmittance ជារង្វាស់នៃបរិមាណពន្លឺព្រះអាទិត្យដែលអាចធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់បរិយាកាសមកដល់ផ្ទៃដី និងពីផ្ទៃដីត្រឡប់ទៅកាន់សេនស័រផ្កាយរណប ដោយមិនត្រូវបានស្រូបយក ឬខ្ចាត់ខ្ចាយដោយភាគល្អិតកខ្វក់ក្នុងបរិយាកាស។ វាមានឥទ្ធិពលជាមេគុណ (Multiplicative effect) ដែលធ្វើឱ្យពន្លឺពិតរបស់វត្ថុត្រូវថយចុះកម្លាំង។ ដូចជាភាគរយនៃពន្លឺពិលដែលអាចបញ្ចាំងឆ្លងកាត់កញ្ចក់ឡានដែលប្រឡាក់ធូលី បើកញ្ចក់កាន់តែប្រឡាក់ ពន្លឺអាចឆ្លងកាត់បានកាន់តែតិច។
Path radiance ជាពន្លឺអេឡិចត្រូម៉ាញេទិកដែលមិនបានធ្វើដំណើរទៅប៉ះផ្ទៃដីគោលដៅនោះទេ ប៉ុន្តែវាជាពន្លឺព្រះអាទិត្យដែលបុកទង្គិចនឹងភាគល្អិតក្នុងបរិយាកាស (ដូចជាចំហាយទឹក ឬធូលី) ហើយខ្ចាត់ខ្ចាយចូលត្រង់ទៅក្នុងសេនស័រកាមេរ៉ារបស់ផ្កាយរណប ដែលធ្វើឱ្យរូបភាពមានលក្ខណៈស្រអាប់បាំងដោយអ័ព្ទ (Additive effect)។ ដូចជាពន្លឺហ្វាឡានបញ្ចាំងប៉ះអ័ព្ទនៅពេលយប់ ហើយចាំងបកមកកែវភ្នែកយើងវិញ ធ្វើឱ្យយើងមើលមិនច្បាស់ផ្លូវនៅខាងមុខ។
Solar zenith angle ជាមុំរវាងកាំរស្មីព្រះអាទិត្យ និងខ្សែឈរត្រង់បញ្ឈរទៅលើ (Zenith) ពីចំណុចគោលដៅលើផ្ទៃដី។ មុំនេះប្រែប្រួលទៅតាមពេលវេលានៃថ្ងៃ រដូវ និងទីតាំងភូមិសាស្ត្រ ហើយត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងម៉ូដែល COST ដើម្បីប៉ាន់ស្មានកម្រិតនៃការបញ្ជូនតបរិយាកាស។ ប្រៀបដូចជារង្វាស់ភាពបញ្ឆិតនៃព្រះអាទិត្យ។ ពេលថ្ងៃត្រង់ព្រះអាទិត្យនៅចំពីលើក្បាលមុំនេះគឺសូន្យ ហើយពេលល្ងាចព្រះអាទិត្យទាប មុំនេះកាន់តែធំ។
Radiative transfer code (RTC) ជាកម្មវិធីកុំព្យូទ័រគណិតវិទ្យាដ៏ស្មុគស្មាញ ដែលក្លែងធ្វើការគណនាពីរបៀបដែលពន្លឺអេឡិចត្រូម៉ាញេទិកធ្វើដំណើរ ស្រូបយក និងខ្ចាត់ខ្ចាយនៅពេលវាឆ្លងកាត់ស្រទាប់បរិយាកាសផ្សេងៗ ដោយជាទូទៅទាមទារទិន្នន័យវាស់វែងអាកាសធាតុផ្ទាល់នៅទីវាលដើម្បីដំណើរការ។ ដូចជាម៉ាស៊ីនគិតលេខដ៏ឆ្លាតវៃដែលអាចគណនាដឹងយ៉ាងច្បាស់ថា ពន្លឺបាត់បង់អស់ប៉ុន្មានភាគរយនៅពេលវាធ្វើដំណើរកាត់ពពក ផ្សែង និងធូលី។
At-satellite radiance ជាបរិមាណថាមពលពន្លឺសរុបដែលកត់ត្រាបានដោយផ្ទាល់ពីឧបករណ៍សេនស័ររបស់ផ្កាយរណបនៅក្នុងទីអវកាស ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវពន្លឺចំណាំងផ្លាតពិតប្រាកដពីវត្ថុលើដី (Ground Reflectance) និងពន្លឺរំខានដែលបង្កើតឡើងដោយអន្តរកម្មបរិយាកាស (Path Radiance)។ ជារូបភាពឆៅដើមដែលយើងទទួលបានពីកាមេរ៉ា ដែលមានជាប់ទាំងរូបភាពវត្ថុពិត និងពន្លឺចំណាំងរំខាន ឬភាពស្រអាប់នៅជុំវិញ។
Optical depth ជារង្វាស់ដែលបង្ហាញពីកម្រិតភាពស្រអាប់នៃបរិយាកាស ដែលបញ្ជាក់ពីបរិមាណនៃរ៉ាឌីកាល់ពន្លឺដែលត្រូវបានស្រូបយក និងខ្ចាត់ខ្ចាយខណៈពេលឆ្លងកាត់បរិយាកាស។ តម្លៃនេះកាន់តែខ្ពស់ មានន័យថាពន្លឺពិបាកឆ្លងកាត់បរិយាកាសកាន់តែខ្លាំង។ ដូចជាការវាស់កម្រិតភាពខាប់នៃទឹកតែ បើទឹកតែកាន់តែខាប់ (Optical depth ខ្ពស់) យើងកាន់តែពិបាកមើលឆ្លងកាត់វាទៅបាតកែវ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖