การศึกษากรรมวิธีการประมวลผลผสมผสานระหว่างการทำแผนที่ด้วยไลดาร์และบล็อคของภาพถ่ายทางอากาศ

Abstract

ในปัจจุบันไลดาร์หรือการสแกนด้วยเลเซอร์เริ่มมีบทบาทสำคัญอย่างมากในงานด้านการสำรวจและรังวัดค่าพิกัด และเมื่อนำไปติดตั้งบนอากาศยานที่มีขนาดเล็กและมีความคล่องตัว เช่น อากาศยานไร้คนขับ จะทำให้การทำแผนที่ด้วยไลดาร์ยิ่งเป็นเรื่องที่ทำได้ง่ายมากยิ่งขึ้น โดยกรมแผนที่ทหารได้นำเทคโนโลยีดังกล่าวมาใช้ในการสำรวจข้อมูลความสูงภูมิประเทศบริเวณลุ่มน้ำภาคกลางของประเทศไทย โดยผลลัพธ์ที่สำคัญจากการสำรวจด้วยเทคโนโลยีดังกล่าวคือข้อมูลพอยต์คลาวด์ ซึ่งมีการเก็บข้อมูลจำเพาะต่าง ๆ อยู่ภายในแต่ละจุดของข้อมูลพอยต์คลาวด์ อาทิเช่น ค่าพิกัดสามมิติของจุด, ลำดับของแนวบิน, ค่าความเข้มข้นในการสะท้อน, ค่าสี RGB ที่ได้จากจุดภาพ, ลำดับการสะท้อน, ประเภทของจุดตามการจำแนก เป็นต้น โดยข้อมูลที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสำรวจรังวัดและการทำแผนที่คือค่าพิกัดสามมิติของจุดพอยต์คลาวด์ ที่เมื่อตรวจสอบในบริเวณส่วนซ้อนของข้อมูลพอยต์คลาวด์ระหว่างแนวบินที่ติดกันกลับพบว่า ข้อมูลพอยต์คลาวด์ที่เกิดจากเลเซอร์ตกกระทบลงบนพื้นผิวเดียวกันกลับมาค่าความสูงที่ไม่เท่ากันในระดับ 5 – 20 ซม. โดยหากนำข้อมูลพอยต์คลาวด์นี้ซึ่งมีความคลาดเคลื่อนปะปนอยู่ไปใช้งานหรือนำไปผลิตข้อมูลความสูงภูมิประเทศจะทำให้ได้ข้อมูลที่ไม่ถูกต้องและน่าเชื่อถือ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากรรมวิธีการประมวลผลผสมผสานระหว่างการทำแผนที่ด้วยไลดาร์และบล็อคของภาพถ่ายทางอากาศโดยใช้ข้อมูลของกรมแผนที่ทหาร จะเริ่มจากการนำภาพถ่ายทางอากาศที่ถ่ายด้วยกล้องถ่ายภาพความละเอียดสูงซึ่งติดตั้งอยู่กับอุปกรณ์ไลดาร์ขณะทำการบินสำรวจ มาประมวลผลข่ายสามเหลี่ยมทางอากาศตามหลักการทางโฟโตแกรมเมตรีด้วยการมองเห็นของคอมพิวเตอร์ ที่จะมีการผลิตจุดสำคัญจากการจับคู่จุดภาพและนำไปสู่การสร้างข้อมูลพอยต์คลาวด์อย่างหนาแน่นด้วยการรังวัดภาพถ่ายทางอากาศหลายมุมมองในเทคนิคการสำรวจโครงสร้างจากการเคลื่อนไหว (SfM) และเพื่อให้ค่าพิกัดของพอยต์คลาวด์จากการทำ SfM มีความถูกต้องที่ดียิ่งขึ้น จะต้องอาศัยจุดควบคุมภาพถ่ายภาคพื้นดินที่มีการรังวัดด้วยระบบ GNSS ในวิธีการ NRTK ที่ให้ค่าพิกัดได้อย่างรวดเร็วและมีความละเอียดถูกต้องสูง โดยจุดควบคุมจะมีลักษณะเป็นเป้าภายหลังการบิน เนื่องมาจากข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์และภาพถ่ายทางอากาศได้มีการสำรวจเสร็จสิ้นไปก่อนหน้านี้แล้ว จากนั้นจะนำข้อมูลพอยต์คลาวด์จากการทำ SfM ไปใช้ในการปรับแก้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์เป็นแนวบิน ทดแทนการใช้จุดควบคุมในการปรับแก้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์โดยตรง ซึ่งทำได้ยากเนื่องมาจากความหนาแน่นที่ไม่เพียงพอของข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ทำให้การมองหาจุดเด่นชัดในธรรมชาติเป็นไปได้ยาก ผลจากการวิจัยจะมีการตรวจสอบความถูกต้องทางตำแหน่งในทางดิ่งของข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์โดยการเปรียบเทียบกับจุดตรวจสอบ ด้วยการคำนวณหาค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยความคลาดเคลื่อนทางดิ่งกำลังสอง (RMSEZ) สำหรับข้อมูลที่ตรวจสอบได้แก่ ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ที่ไม่ผ่านการปรับแก้เป็นแนวบิน ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ที่ผ่านการปรับแก้เป็นแนวบินโดยไม่ใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จาก SfM ประกอบการปรับแก้ และข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ที่ผ่านการปรับแก้เป็นแนวบินโดยใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จาก SfM ประกอบการปรับแก้ และจะนำผลการตรวจสอบความถูกต้องทางตำแหน่งในทางดิ่งมาเปรียบเทียบกัน

ผลการวิจัยพบว่าการปรับแก้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์เป็นแนวบินโดยใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากการทำ SfM ประกอบการปรับแก้ ให้ผลความถูกต้องทางตำแหน่งในทางดิ่งที่ดีที่สุด โดยมีค่า RMSEZ เป็น 7.4 ซม. และมีค่าทางสถิติที่ระดับความเชื่อมมั่น 95% ตามมาตรฐานของ ASPRS ที่ 14.5 ซม. ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ที่ไม่ผ่านการปรับแก้เป็นแนวบิน มีค่า RMSEZ เป็น 8.3 ซม. และมีค่าทางสถิติที่ระดับความเชื่อมมั่น 95% ตามมาตรฐานของ ASPRS ที่ 16.3 ซม. และข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์ที่ผ่านการปรับแก้เป็นแนวบินโดยไม่ใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากการทำ SfM ประกอบการปรับแก้ มีค่า RMSEZ เป็น 9.2 ซม. และมีค่าทางสถิติที่ระดับความเชื่อมมั่น 95% ตามมาตรฐานของ ASPRS ที่ 18.0 ซม. ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าการประมวลผลผสมผสานร่วมกันระหว่างข้อมูลไลดาร์และบล็อคของภาพถ่ายทางอากาศสามารถที่จะช่วยให้ข้อมูลพอยต์คลาวด์จากไลดาร์มีความถูกต้องทางตำแหน่งในทางดิ่งที่ดีมากยิ่งขึ้น