Field Server (ตอนที่ 8):เปรียบเทียบกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ ระหว่าง Landsat 8 และ Field Server

ในตอนที่ผ่าน ๆ มา เราพูดถึงการคำนวณกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ จากรูปภาพ Field Server เพื่อหาวันเริ่มต้น/สิ้นสุด แต่ละรอบการเพาะปลูกข้าว  ซึ่งถือเป็นพารามิเตอร์อันหนึ่ง ที่สามารถใช้ติดตามรอบการเพาะปลูกได้  โดยความเป็นจริงแล้ว วัตถุประสงค์ของการติดตั้ง Field Server คือ เพื่อเก็บข้อมูลภาคสนามอย่างต่อเนื่อง ณ แปลงข้าว หรือ แปลงเกษตรอื่น ๆ    ข้อมูลนี้ จะถูกมานำเปรียบเทียบกับข้อมูลดาวเทียม สำหรับการสอบเทียบ (Calibration) อันจะเป็นประโยชน์ในการแปลภาพและติดตามการเพาะปลูกบริเวณกว้าง (ระดับจังหวัดหรือประเทศ) ต่อไป

ในตอนนี้ จะแสดงตัวอย่างการเปรียบเทียบระหว่างข้อมูล Landsat 8 [1] กับ รูปภาพ Field Server ดังในรูปที่ 1  โดยข้อมูลดาวเทียมจะถูกเลือกมา 1 จุดภาพ ( ขนาด 30 x 30 ตารางเมตร อ้างอิงจาก ความละเอียดเชิงพื้นที่ “Spatial resolution” ของ Landsat 8 )  การเลือกจุดภาพที่สอดคล้องกันจะใช้พิกัดทางภูมิศาสตร์ (Geographical Coordinates) เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงตำแหน่ง

08_fig_01รูปที่ 1 แผนภาพการเปรียบเทียบ ระหว่าง Landsat 8 และ Field Server ณ แปลงข้าวเดียวกัน [2]

ในรูปที่ 2 ค่ากราฟชีพลักษณ์พืชพรรณของแปลงข้าว ที่คำนวณได้จากข้อมูลดาวเทียม Landsat 8 เชิงอนุกรมเวลา (time-series) โดยมีกรอบระยะเวลา 1 ปี สามารถอธิบายได้ ดังนี้

  • ความละเอียดเชิงเวลา (Temporal resolution) ของ Landsat 8 มีค่า 16 วัน หมายถึง จะสามารถได้รูปภาพที่ครอบคลุมพื้นที่บริเวณเดิมทุก ๆ 16 วัน
  • จุดวงกลมสีน้ำเงิน คือ ค่าที่ได้จาก Landsat 8 ทุก 16 วัน
  • จุดสีเขียว คือ ค่าที่ Interpolate กรณีที่ข้อมูลจุดสีน้ำเงินในช่วงเวลานั้นหายไป
  • เส้นประสีแดง คือ กราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ ที่ได้จากการ Interpolate ตลอดเวลา 1 ปี

08_fig_02a

รูปที่ 2 กราฟชีพลักษณ์พืชพรรณที่ได้จากข้อมูลดาวเทียม Landsat 8

จากรูปที่ 2 จะเห็นว่ากราฟชีพลักษณ์พืชพรรณที่ได้จากข้อมูลดาวเทียม มีการเปลี่ยนแปลงแกว่งขึ้น-ลงไปมา อาจเป็นผลเนื่องจากการรบกวนของชั้นบรรยากาศ สภาพอากาศ (เมฆ ฝน)  การประมวลผลเพื่อลดสัญญาณรบกวน จึงถือว่ามีความจำเป็นอย่างยิ่ง   ในรูปที่ 3 แสดงตัวอย่างกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณจาก Landsat 8 ที่มีการประมวลผลเพื่อลดสัญญาณรบกวน (สีน้ำเงิน) อธิบายอย่างคร่าว ๆ จุดที่คาดการณ์ว่าจะเป็นจุดรบกวนจะถูกลบออกไปก่อน (สีเขียว) หากพิจารณากราฟชีพลักษณ์พืชพรรณที่คำนวณได้จาก Landsat 8 โดยตรง (สีแดง)

08_fig_03a
รูปที่ 3 กราฟชีพลักษณ์พืชพรรณจาก Landsat 8 ที่ผ่านการประมวลผลแล้ว (สีน้ำเงิน)

08_fig_04

รูปที่ 4 เปรียบเทียบกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ Landsat 8 (สีน้ำเงิน) และ Field Server (สีเขียว)

ในรูปที่ 4 แสดงการเปรียบเทียบกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ ที่ได้จากข้อมูลดาวเทียม Landsat 8 (หลังผ่านการ Smooth) และ รูปภาพ Field Server  พิจารณาจากกราฟคร่าว ๆ จะเห็นว่า สามารถบ่งบอกจำนวนรอบการเพาะปลูกได้ ในที่นี้เป็นแบบนาปรัง 2 รอบการเพาะปลูก และกราฟทั้ง 2 มีรูปแบบ (Pattern) ที่สอดคล้องกันพอสมควร ซึ่งสามารถนำไปใช้สร้างแบบจำลองสอบเทียบ (Calibration) อันจะเป็นประโยชน์ต่อการใช้ประมวลผลข้อมูลดาวเทียมส่วนอื่น ๆ ซึ่งไม่มีการติดตั้ง Field Server ได้

Note:   การเปรียบเทียบความสอดคล้องกันระหว่าง 2 กราฟ (Landsat 8 และ Field Server) สามารถวัดได้โดยค่าสหสัมพัทธ์ (Correlation) ซึ่งจะได้หาโอกาสอธิบายอีกครั้งในตอนถัด ๆ ไป

ในตอนนี้เราทราบว่า กราฟชีพลักษณ์พืชพรรณที่ได้จากข้อมูลดาวเทียม จำเป็นต้องมีการประมวลผลก่อนเพื่อลดสัญญาณรบกวน เช่น ผลกระทบจาก เมฆ ฝน ฯลฯ  จึงจะสามารถนำไปวิเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับในตอนต่อไป เราจะพูดถึง คุณลักษณะเฉพาะของข้อมูลดาวเทียม และ รูปภาพ Field Server เพื่อทำความเข้าใจคุณลักษณะเด่นและด้อยของแต่ละประเภท อันจะเป็นประโยชน์ในการสร้างระเบียบวิธี (Algorithm) สำหรับประมวลผลสัญญาณที่เหมาะสม  … แล้วพบกันครับ …

เอกสารอ้างอิง

  1. http://landsat.usgs.gov/
  2. Soontranon, S. Lawawirojwong, K. Jitkajornwanich, P. Srestasathiern, and P. Rakwatin (2015), “A comparison of ground and satellite based phenologies for monitoring rice field”, in ACRS 2015, Philippines.

Field Server: ระบบเก็บข้อมูลสภาพอากาศและรูปภาพรายวันจากแปลงเกษตรกรรม (ตอนที่ 1) 

Field Server: ระบบเก็บข้อมูลสภาพอากาศและรูปภาพรายวันจากแปลงเกษตรกรรม (ตอนที่ 2)

Field Server: ระบบเก็บข้อมูลสภาพอากาศและรูปภาพรายวันจากแปลงเกษตรกรรม (ตอนที่ 3)

Field Server: ระบบเก็บข้อมูลสภาพอากาศและรูปภาพรายวันจากแปลงเกษตรกรรม (ตอนที่ 4)

Field Server: ระบบเก็บข้อมูลสภาพอากาศและรูปภาพรายวันจากแปลงเกษตรกรรม (ตอนที่ 5)

Field Server: การตรวจหาช่วงเวลาการเพาะปลูก (Cultivation) จากกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ (ตอนที่ 6)

Field Server: วันเริ่มต้น/สิ้นสุดของรอบการปลูกข้าว จากกราฟชีพลักษณ์พืชพรรณ  (ตอนที่ 7)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *