ไลดาร์ใช้ทำอะไรได้มากกว่าที่คิด

องค์การความร่วมมือระหว่างประเทศของญี่ปุ่น หรือ ไจก้า ได้จัดทำแบบจำลองระดับด้วยการบินสำรวจด้วยเทคโนโลยีในพื้นที่น้ำท่วมวิกฤติลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยา ครอบคลุมพื้นที่กว่า 25,000 ตารางกิโลเมตร ข้อมูลไลดาร์มีหนาแน่นของจุดทุกๆ 2x2 ตารางเมตร ค่าระดับจากไลดาร์มีความแม่นยำทางระดับสูงถึง 10-30 เซนติเมตร ข้อมูลดังกล่าวจะเป็นรากฐานที่สำคัญในการวิเคราะห์ กำหนดนโยบายแก้ใขปัญหาน้ำท่วมในลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยาได้อย่างมาก ข้อมูลไลดาร์ที่มีคุณลักษณะแบบเดียวกันนี้ รัฐบาลฟินแลนด์ก็ได้จัดทำขึ้น และมีแนวคิดก้าวหน้าให้เกิดประโยชน์อย่างกว้างขวาง เปิดให้ดาวโหลดได้ทั้งประเทศ ตามหน้าจอภาพนี้

ทำให้นักพัฒนานำไปคิดต่อยอด แสดงให้เห็นการประยุกต์ใข้มากมายตามตัวอย่าง

2011 ปีแห่ง Dense Point Matching

ครึงปีหลังของปีพศ.2554 เกิดอุทกภัยครั้งใหญ่ แม้ว่าผู้เขียนจะโชดดีไม่ได้รับผลกระทบ แต่ก็ได้มีเป็นอนุกรรมการ ส่วนหนึ่งการแก้ใขวิกฤต ปีที่แล้วเลยตกข่าว พัฒนาการเทคโนโลยีการรังวัดด้วยภาพ ปีที่แล้วอาจถือได้ว่าเป็นปีของ Dense Point Matching ที่เป็นอัลกอริธึมการสร้าง แบบจำลองพื้นผิว (digital surface model: DSM) ความละเอียดสูงมากเป็น cloud point แบบหนึ่ง ความละเอียดมากที่เรียกว่า "1จุดภาพ ต่อ 1จุดระดับ" ที่เดียว
การรังวัดพิกัดในสามมิติจากหลายๆภาพ ที่เรียกว่า Structure-from-Motion(sfm) หรือ geometry from multiple view ได้รุดหน้าไปมากในวงการ computer vision จนทำให้เกิดชุดซอฟต์แวร์มาตรฐาน CMVS/PMVS/Bundler ที่ประกอบด้วยซอฟต์แวร์วิเคระห์หาจุดเด่นบนภาพ (key points /SIFT operator ) ต่อเนื่องด้วยการทำ block adjustment สำหรับภาพถ่ายด้วยกล้อง non-metric PMVS/bundler ได้มีผู้นำประยุกต์ใช้กับภาพที่จาก UAV เพื่อ \ทำ block adjustment, สร้าง DSM/DEM แล้วผลิตภาพออร์โท อย่างได้ ตัวอย่างเช่น ชุดซอฟต์แวร์ Pix4D/UAV v1.0
ในปี 2011 อัลกริธึมอีกอันหนึ่งที่สามารถจะสร้าง DSM หนาแน่นสูงที่เรียกว่า Dense Image Matching งานวิจัยของ Hirschmueller เขาเรียกอัลกอรึธิมนี้ว่า Semi-Global Matching (SGM) ผลที่ได้ทำให้เราสามารถสร้าง DSM หนาแน่นมากได้ โดยเฉพาะภาพจากระบบกล้องถ่ายภาพดิจิทัลที่สร้างบันทึกภาพ along-strip overlap > 80% และ across-strip overlap > 70% รวมถึงภาพจากกล้อง UAV ที่มักเป็นกล้องในทั้งตลาดที่มีความไวในการบันทึกภาพอยู่แล้่ว DSMที่ผลิตได้มีแนวโน้มในหลายปัจจัยดีกว่าไลดาร์ที่ได้จากเลเซอร์สแกนเนอร์ วัดระยะมุมโดยตรงจากอากาศยาน
ในตารางข้างล่างเปรียบเทียบคุณลักษณะ point cloud จาก LiDAR เทียบกับ SGM

คุณลักษณะ	แบบจำลองที่ได้	ความละเอียดถูกต้องทางราบ	ความละเอียดถูกต้องทางดิ่ง	ความละเอียดจุดภาพของภาพ	ความเร็วในการประมวลผล
Lidar	DSMและDEM	10-30 ซม	5 ซม.	30 ซม.	1 ล้านจุดต่อชั่วโมง
SGM	DSM	0.5 GSD	1.5 GSD	5 ซม.	20,000 จุดต่อชั่วโมง

ที่มา: ดัวแปลงจาก Gehrke et.al.

ดังนั้นจึงมีผู้กล่าวว่า The Empire (Photogrammetry) is striking (Lidar) back! มีผู้เรียกศาสตร์ที่การรังวัดด้วยภาพเข้าสู่ยุกต์การผลิต DSM ความละเอียดสูงนี้ว่า Multi-ray Photogrammetry, All-in-one Photogrammetry
SEMI-GLOBAL MATCHING: AN ALTERNATIVE TO LIDAR FOR DSM GENERATION? S. Gehrke , K. Morin , M. Downey , N. Boehrer , T. Fuchs
Heiko Hirschmüller (2008), Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information, in IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Volume 30(2), February 2008, pp. 328-341.

2012 ปีแห่ง UAV/UAS Phtotogrammetry

หลายสิบปีมีความพยายามใช้เครื่องบินเล็กถ่ายภาพเพื่อทำแผนที่เฉพาะกิจ ปัจจุบันเทคโนโลยีที่ประกอบเป็นระบบมีความคืบหน้าหลายอย่าง จนเป็นที่ยอมรับในวงการทำแผนที่ ที่ชัดเจนที่สุดน่าจะเป็นการที่ Trimble ในซื้อกิจการ GateWing เพื่อให้มีผลิตภัณฑ์ UAV/UAVS สำหรับการทำแผนที่
ส่วนตัวระบบในบ้านเรามีค้นทำขายหลายราย มีผลิตภัณฑ์คุณภาพจากจีนแดงเช่น DJI เป็นเจ้าใหญ๋ที่น่าสนใจ ในไทยมี HOBBYThai เป็นตัวแทน ขอบคุณกุลชาติให้ภาพนี้มาครับ

สำหรับระบบประมวลผล การบินถ่ายภาพที่ได้จะมีเป็นจำนวนมาก ต้องใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะ การวัด tie-point จะอัตโนมัติ ไปจนถึงผลิตออร์โท ซอฟต์อยู่บนพื้นฐานซอฟต์แวร์วิจัย Bundler และ PMVS เนื่องจากเป็นการวัดจุด tie point /pass point อัตโนมัติ ด้วย SIFT อัลรึธีม ถ้าจะให้เร็วควรมี Graphical Processing Unit (GPU) ด้วย
แต่มีบริษัทนำมาพัฒนาต่อให้ใช้งานได้ง่ายและสดวก เช่น PIX4D ตัวนี้นิยมมากที่สุด ราคา ประมาณ 1 ล้าน Trimble และ UAV ส่วนใหญ่ใช้ Pix4D แต่ต้องการประหยัด AgriSoft Pro ตัวนี้ก็โอเค แต่กล้องต้องนำมา calibrate เพื่อหาพารามิเตอร์ distortion ด้วยเสียก่อน ดังภาพ

ความสูงเสาอากาศจีพีเอส/จีเอ็นเอสเอส

ความสูงของเสาอากาศจีพีเอส/จีเอ็นเอสเอส (GPS/GNSS) หากจะใช้งานจริงจังต้องวัดออกจาก Phase Center ซึ่งจะอ้างอิงจาก Antenna Reference Plane (ARP) ตัวอย่างจานรับสัญญาณของ Novatel 702 จากนั้นให้ดูรุ่นจานรับสัญญาณ (Model) ที่ใช้และรุ่น (Hardware Revision) -สำหรับ relative offset numbers and phase center variation (PCV) tables ให้ไปดูที่ the U.S. National Geodetic Survey (NGS) website at www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/. -สำหรับ absolute offset numbers ให้ download PCV tables จากthe GEO++ website at www.geopp.com. เปรียบเทียบค่า relative และ absolute จาก สองแหล่งจะมีความต่างกันดังตัวอย่าง Novatel/AntCom GPS-702G

Frequency	Absolute(GEO++/PCV)	Relative(NOAA-ANTCAL)
L1	66 mm(2.60inch)	83 mm (3.27inch)
L2	63 mm(2.48inch)	77 mm(3.03inch)
AVG	65 mm(2.56inch)	N/A

คำถามสุดท้าย ก่อนปิดบล็อก แล้วผมควรจะใช้ค่าใดครับ ??/??/???

วิเคราะห์ระยะทางตามเส้น (linear referencing) สำหรับ GE KML

การวิเคราะห์ระยะทางตามเส้น (linear referencing) สำหรับ GE KML หรือเรียกง่านว่าการคำนวน หลักกิโลเมตร สำหรับ ตำแหน่งจุดสำคัญ สถานที่ เหตุการณ์ต่างๆ ตามเส้นทาง การสร้างเส้นทาง PATH อาจใช้ Google Earth เพราะทำได้ง่ายมีแผนที่ภาพดาวเทียมทั้งเก่าใหม่ให้เลือกใช้ เมื่อมีจัดสถานที่สำคัญ ให้กำหนดจุดบนเส้นทางตามต้องการ หลังกจากนั้นให SaveAs...Place ออกมา และใช้ซอฟต์แวร์ GE Path (v.1.4.6)http://www.sgrillo.net/googleearth/index.htm ขอบคุณคุณ Ricardo Sgrillo) อ่าน Path KML กลับเข้ามาแล้ว เลือก -Remove names and icons -Place Descriptons --> Cumulative Distance --Length Unit --> Kilometer --Method Dec.Places = 3 จากนั้นกด Run จะได้ KML ใหม่ชื่อต้อท้ายด้วย -path เปิดดูจะเห็นดังภาพ

จากนั้นลองเปิดดู Google Earth จะเส้นทางพร้อมระยะระยะทางตามเส้นที่ต้องการ

การคำนวนระยะทางและพื้นที่สำหรับ GoogleEarth และ KML/KMZ

การวางแผนเชิงพื้น ผมเลือกใช้ Google Maps และ Google Earth บ่อยมาก โดยเเฉพาะ Google Earth ที่มีแผนที่เส้นทาง แผนที่ดาวเทียม ภาพถ่ายที่ผู้ใช้ร่วมกันเติมเข้ามา และยังมี map content มากมาย หากต้องเขียนแผนที่ ของเราไปก็สามารถทำได้ เพราะมีเครื่องมือ edit แทบเรียกได้ว่าเป็น GIS Editor ที่ดีทีเดียว KML/KMZ ที่ได้ยังเป็นมาตรฐาน สามารถแปลงเป็นรูปแบบอืนๆภายหลัง แต่สิ่งหนึ่งที่ GE ฟรีขาดหายไปคือ ความสามารถในการคำนวน ระยะทางและพื้นที่! เข้าใจว่าหากเสียตังส์ซื้อ Google Earth Pro จะมีฟังก์ชันนี้ให้ อืม..แต่ว่ามีซอฟต์แวร์ on-line แก้ขัดช่วยได้ครับ เชน GE Tools โดย Znum Solutions เพียงเราเปิดดู KML ที่มี object Line Polygon ทำการ copy และ paste เข้าไป หรือจะเรียกเปิดแฟ้ม KML ก็ได้ ในตัวเลือกผู้ใช้สามารถเลือกให้คำนวนระยะทางหรือพื้นที่หรือทั้งสองอย่าง เลือกหน่วยระยะทาง และเลือกหน่วยพื้นที่ได้ ดังตัวอย่าง

จากนั้นให้กด Process Data >>>>>> จะได้ผลดังนี้ =================================================== NAME,PERIMETER/LENGTH (km),AREA (sq. km)
ChannelHwy9,67.79946717103557
ค.สำโรง-ตะวันออก,11.357562703347
ค.สำโรง-ตะวันตก,12.116103241428199
ทล.305 รังสิต นครนายก,2.136323832384587
บึงพระราม9 (11 ตร.กม.),11.876656333037921,NaN
==================================================

การวางแผนเพื่อเตรียมโครงการ

การวางแผนเพื่อเตรียมโครงการใดๆ มักจะเริ่มต้นด้วยการรวบรวมข้อมูล และทำแผนที่ภูมิประเทศ (topographic map) ในปัจจุบันแผนที่ฟรีออนไล์ ที่มีทั้งแผนที่ภาพถ่ายดาวเทียมรายละเอียดสูงและแผนที่ถนน ผมสรุปได้ดังนี้

1) แผนที่ภาพดาวเทียมรายละเอียดสูง (high-resolution satellite) หรือแผนที่ภาพถ่ายออร์โทสี สำหรับพื้นที่ในประเทศไทย และพื้นที่อื่นๆ ทั่วโลกสามารถหาดูได้จาก
1.1 Google Maps/Google Earth http://maps.google.com (สดวก มีภาพอดีต)
1.2 Nokia Map http://maps.nokia.com (ภาพใหม่ 2010-2011)
1.3 Microsoft B-Ing Map http://www.microsoft.com
1.4 แผนที่ภาพออร์โทสีมาตราส่วน 1:4,000 http://www.lddservices.org (พ.ศ. 2544-2545)

2) คุณลักษณะของแผนที่ฟรีบนอินเตอร์
2.1 แผนที่ภาพถ่ายดาวเทียมรายละเอียดสูง มีการดัดแก้ออร์โท ความละเอียดถูกต้องทางตำแหน่ง +/-50 เมตร
2.2 แผนที่ถนนได้จากการสำรวจเส้นทางด้วยรถติดจีพีเอส มีความละเอียดถูกต้องทางตำแหน่ง +/-2 ถึง 15 เมตร

ตัวอย่างการเตรียมข้อมูลแผนที่ภาพที่ลิ้งนี้