การศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร

กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา

A Study of urban density based on LIDAR data: A case study of Downtown and Strip Districts, Pennsylvania state, The United State

กมลฉตร ศรจะตะ

วทยานพนธระดบปรญญาตร เสนอภาควชาทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม คณะเกษตรศาสตร ทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม มหาวทยาลยนเรศวร

เพอเปนสวนหนงของการศกษาหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาภมศาสตร ธนวาคม 2559

ลขสทธเปนของมหาวทยาลยนเรศวร

อาจารยทปรกษา ประธานบรหารหลกสตรวทยาศาสตรบณฑตสาขาภมศาสตร ประธานสาขาภมศาสตรและภมสารสนเทศศาสตร และหวหนาภาควชาทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอมคณะเกษตรศาสตร ทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม ไดพจารณาวทยานพนธ เรอง “การศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา” ของ นางสาวกมลฉตร ศรจะตะ เหนสมควรรบเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาภมศาสตร ของมหาวทยาลยนเรศวร

………………………………..............……………. (อาจารย ดร. นฐพล มหาวค)

อาจารยทปรกษา

…………………………..........…………………. (อาจารย ประสทธ เมฆอรณ)

ประธานบรหารหลกสตรวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาภมศาสตร

……………………….........……………………. (อาจารย ดร. ชาญยทธ กฤตสนนทกล)

หวหนาภาควชาทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบนส าเรจลลวงไปดวยด ผวจยขอขอบคณ ดร.นฐพล มหาวค อาจารยทปรกษางานวจยซงทานไดใหค าแนะน าและขอคดเหนตาง ๆ ทมประโยชนในการทางานวจยครงน และขอขอบคณคณาจารย สาขาวชาภมศาสตรทกทานทไดให ค าแนะน า และขอเสนอแนะจนท าใหบทความวจยเรองการศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา ส าเรจลลวงไปตามเวลาทก าหนด ขอขอบพระคณ คณพอ คณแม รวมทงเพอนๆทคอยเปนก าลงใจและมอบโอกาสทางการศกษาและชวยเหลอในทกดาน

กมลฉตร ศรจะตะ

ชอเรอง การศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา

ผวจย กมลฉตร ศรจะตะ ประธานทปรกษา อาจารย ดร. นฐพล มหาวค ประเภทสารนพนธ วทยานพนธ วท.บ. สาขาวชาภมศาสตร,

มหาวทยาลยนเรศวร, 2559 ค าส าคญ ไลดาร การวางผงเมอง ความหนาแนนของอาคาร

บทคดยอ

การศกษาครงนมงศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลแบบจ าลองความสงไลดาร

ในพนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา โดยน าเสนอวธการสกดขอมลความสงไลดาร พารามเตอรของอาคาร การค านวณคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(Floor Area Ratio: FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (Building Coverage Ratio: BCR) รวมทงการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารโดยประยกตใชระบบสารสนเทศทางภมศาสตร ซงขอมลไลดารทไดน ามาศกษามความถกตองเพยงพอเมอเปรยบเทยบกบขอมลอางองจาก Google Earth สามารถน ามาใชในการศกษาวจยครงนได โดยผลการศกษาพบวา เขตดาวทาวนมความหนาแนนของความเปนเมองมากกวาเขตสตรปซงพจารณาจากคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (Floor Area Ratio: FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน(Building Coverage Ratio: BCR) ซงไมสอดคลองกบการวเคราะหความหนาแนนของอาคารในเขตดาวทาวนและเขตสตรปจากขอมลไลดาร พบวา เขตสตรปมความหนาแนนของอาคารมากกวาเขตดาวทาวนโดยเขตสตรปมจ านวนอาคารทพบคอ 357 อาคารและเขตดาวทาวนพบอาคารทงหมด 281 อาคาร

Title A STUDY OF URBAN DENSITY BASED ON LIDAR DATA: A CASE STUDY OF DOWNTOWN AND STRIP DISTRICTS, PENNSYLVANIA STATE, THE UNITED STATE

Author Kamonchat Seejata Advisor Nattapon Mahavik, D.Sc. Academic Paper Thesis B.S. in GEOGRAPHY, Naresuan University, 2016 Keywords LiDAR, Urban Planning, Building Density

ABSTRACT

The present study aims to investigate of urban density based on Lidar data in

Downtown and Strip districts, Pennsylvania State of the United State. The method of Lidar extraction has been investigated to derive building parameters floor area ratio (FAR) and building coverage ratio (BCR) . In addition, accuracy assessment of the Lidar data has been investigated with the use of GIS techniques. The lidar data were used in this study are accurate enough when compared to reference data from Google Earth can be used to study this. The results indicate that the urban density of the Downtown is more than that of Strip districts based on the method of floor area ratio (FAR) and building coverage ratio (BCR). This is not consistent with the analysis of the density of buildings in the downtown and the Strip from lidar that the Strip has a density of building more than the downtown by the strip of buildings are 357 and buildings of Downtown are 281.

สารบญ

บทท หนา

1 บทน า…………………………………………………………….……...…..…… 1 1.1 ทมาและความส าคญของปญหา.……….........…….……….......……… 1

1.2 จดมงหมายของการวจย...……………….........…………….......……… 2

1.3 สมมตฐานการวจย......………………….........……………....…...……. 2

1.4 ความส าคญของการวจย.……………….........…………….......………. 2

1.5 ขอบเขตการวจย.................…………….........……………....…...……. 3

1.6 ขอตกลงเบองตน........….....…………….........…………...…....……… 3

1.7 นยามศพทเฉพาะ.........………………….........…………….......……… 3

1.8 พนทศกษา........................................................................................ 4 1.9 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ.................................................................. 5 1.10 กรอบแนวคด................................................................................... 5

2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ.................................................................. 6 2.1 แนวคดทเกยวของ……………………….........………....…………...… 6

2.2 เอกสารงานวจยทเกยวของ................................................................ 11

3 วธด าเนนการวจย........................................................................................ 16 3.1 ขอมลและแหลงขอมล.………………….........………….….…...……… 16

3.2 เครองมอทใชในการจดเกบรวบรวมและวเคราะหขอมล…….......……… 17

3.3 ขนตอนการด าเนนวจย.....……………….........……………....…...…… 17

3.4 สมการการค านวณ.......………………….........……………....……...… 26

สารบญ (ตอ)

บทท หนา

4 ผลการวจย…………………......…………………………………….……......... 30

4.1 การตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดาร….…......……......……...… 31 4.2 การสกดขอมลอาคารและพารามเตอร….........……….….…....…...…... 35 4.3 การค านวณคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(FAR) และคาอตราสวน

พนทปกคลมดนตอแปลงทดน (BCR)..……….........……….……....……..... 44

5 บทสรป......................................................................................................... 45 5.1 สรปผลการวจย....……………....…………….....................…….…….. 45

5.2 อภปรายผลการวจย..……………………....………………...….………. 46

5.3 ขอเสนอแนะ..……………………………....…………………....………. 47

บรรณานกรม.............................................................................................................. 48 ภาคผนวก………………………....……………………………………….……………….. 51 ประวตผวจย………………………………………………………….……………............. 64

สารบญตาราง

ตาราง หนา

3.1 ขอมลและแหลงขอมล.………………………………....…......…...……………… 16

4.1 การตรวจสอบความถกตองขอมลไลดารบรเวณล าน าและถนนโดยเครองมอ Create Random Point…………………………………….........….......………....

31

4.2 การตรวจสอบความถกตองขอมลไลดารบรเวณล าน าและถนนโดยวธการสมดวยมอ...............................……………………………………....…..………….........

31

4.3 การค านวณคาพารามเตอรของอาคาร......………………....….........……............ 36

4.4 ตวอยางความสงอาคารจากขอมล Google Earth และขอมลไลดาร…................. 39

4.5 ผลการค านวณคา BCR และ FAR.....……………………....……...…................. 44

สารบญภาพ

ภาพ หนา 1.1 แผนทพนทศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป เมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย

ประเทศสหรฐอเมรกา…….………………………………....……………........... 4

1.2 กรอบแนวคดการท าวจย....………………………………....……………........... 5

2.1 การส ารวจดวยไลดาร .……………………………………....………….............. 7

2.2 หลกการท างานของไลดาร .………………………………....……………........... 8

2.3 รปแบบขอมลไลดาร ..……………………………………....……………........... 9

2.4 อตราสวนพนทอาคารรวมตอพนทดน (Floor Area Ratio: FAR)...……….......... 9

2.5 อตราสวนพนทปกคลมดนตอพนทดน (Building Coverage Ratio: BCR)......... 10

3.1 การดาวนโหลดขอมลไลดาร........................................................................... 17 3.2 การน าเขาขอมลไลดารเพอสามารถแสดงบนโปรแกรมสารสนเทศภมศาสตร...... 18 3.3 การค านวณคาสถตของขอมลไลดาร............................................................... 19 3.4 การสมจดดวยมอ (a)บรเวณล าน าและ (b)ถนน บรเวณละ 40 จด จาก Google

Earth........................................................................................................... 20

3.5 (a) แสดงจดทไดจาการสมดวยเครองมอ Create random point บรเวณล าน าและบรเวณถนนบรเวณละ 40 จด และ (b) เครองมอ Create random point….

21

3.6 (a) แสดงจดทไดจาการสมดวยเครองมอ Create random point บรเวณล าน าและ (b) บรเวณถนน บรเวณละ 40 จด..........................................................

22

3.7 ตวอยางภาพดาวถายเทยมพนทศกษา(a) กอนการใสคาพกดภมศาสตร (b) หลงการใสคาพกดภมศาสตร................................................................................

23

3.8 ภาพพนทศกษาทผานการโมเสคภาพแลว โดย (a) เขตดาวทาวน (b) เขตสตรป.. 24 3.9 ภาพกอน (a,c) และหลง (b,d ) การปรบแกพกดภาพ....................................... 25 3.10 การสกดขอมลพารามเตอร............................................................................. 26 4.1 ตวอยางขอมลไลดาร (a) ขอมลไลดารประเภทระดบความสง (b) ขอมลไลดาร

ประเภทการจ าแนกประเภท............................................................................ 30

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพ หนา 4.2 แผนทแสดงคาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทได

จาก Google Earth บรเวณ(a) ล าน า (b) ถนน โดยภายในวงเลบแสดงจ านวนจดทพบ …….…………………...................……………....……………...........

33

4.3 แผนทแสดงคาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทไดจาก Google Earth บรเวณถนน เขตดาวทาวน โดยทคาในวงเลบคอจ านวนจดในแตละชวงคาความแตกตาง....…………………………....……………...........

34

4.4 คาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทไดจาก Google Earth บรเวณถนนรปแบบสามมต เขตดาวทาวน.....…………..............

34

4.5 แผนทแสดงขอบเขตอาคารโดยการสรางขอบเขตอาคารจากภาพถายดาวเทยมทไดจาก Google Earth (a) เขตดาวนทาวน (b) เขตสตรป.....……………...........

36

4.6 แผนทแสดงขนาดของพนทอาคาร (Size of Footprint) เขตดาวทาวน..…........... 37

4.7 แผนทแสดงขนาดของพนทอาคาร (Size of Footprint) เขตสตรป..……….......... 38

4.8 ตวอยางความสงของอาคารจากขอมล Google Earth และขอมลไลดาร............. 39

4.9 แผนทแสดงความสงของอาคาร เขตดาวทาวน.................................................. 40 4.10 แผนทแสดงความสงของอาคาร เขตสตรป........................................................ 41 4.11 แผนทแสดงจ านวนชนของอาคาร เขตดาวทาวน............................................... 42 4.12 แผนทแสดงจ านวนชนของอาคาร เขตสตรป..................................................... 43

บทท 1

บทน า ทมาและความส าคญของปญหา

ประเทศสหรฐอเมรกาเปนประเทศทมความเปนเมองสงแหงหนงของโลกทมการขยายตวของเมองอยางมาก เนองจากเปนประเทศผน าดานอตสาหกรรมและธรกจหลากหลายประเภท เชน ดานการคา บรการ การทองเทยวรวมถงการศกษาทมคณภาพ เปนตน ซง เปนปจจยท าใหในแตละพนทมการขยายตวของเมองทสงขน ปจจยทส าคญคอจ านวนประชากรและความตองการทดนทมอยอยางจ ากดและไมเพยงพอตอความตองการท าใหเกดการเตบโตของเมองนนควบคมไดยากมากขนจงท าใหเกดปญหาความหนาแนนของอาคารสถานทในเขตเมอง โดยการศกษาครงนไดน าขอมลแบบจ าลองความสงไลดารทไดจากเทคโนโลยไลดาร (Light Detection and Ranging : LiDAR) ทมความละเอยดถกตองสง มความสมบรณของแบบจ าลองทไดทงแบบจ าลองพนผว(Digital Surface Model) และแบบจ าลองระดบความสง (Digital Elevation Model) ทมความนาเชอถอ มประสทธภาพและความถกตองและมประโยชนส าหรบการวางผงเมอง

เทคโนโลยไลดาร (Light Detection and Ranging : LiDAR) ซงเปนวธหนงทส าคญในปจจบน ซงเทคโนโลยไลดารเปนทยอมรบในหนวยงานในอเมรกาเหนอ ยโรป และญป น วามความสามารถเทยบเทากบการส ารวจดวยภาพถายแบบดงเดมซงมความละเอยดถกตองสง ความสมบรณของแบบจ าลองทไดทงแบบจ าลองพนผว (Digital Surface Model) และแบบจ าลองระดบความสง (Digital Elevation Model) ทมความนาเชอถอ ประสทธภาพและความถกตอง ซงเปนวธการทมประโยชนส าหรบการวางผงเมอง โดยไลดารมความสามารถในการทะลทะลวงยอดไมและพชทไมหนาทบมากในพนทปาไมและมพชพรรณปกคลมและยงสามารถสรางแบบจ าลองทดกวางานรงวด (ไพศาล, 2553) การท างานของเทคโนโลยไลดารเปนการท างานของแสงเดนทางจากเซนเซอรไปยงวตถเปาหมายและเดนทางกลบมายงเซนเซอร เวลาการเดนทางของพลสเลเซอรจะถกบนทกและการสะทอนของแสงเลเซอรจะเรยกวาเปน "การสะทอนกลบ" ม 3 รปแบบ สะทอนกลบครงแรก เปนการสะทอนกลบซงวดชวงของวตถแรกทพบ สะทอนกลบครงสดทาย เปนการสะทอนกลบซงวดชวงของวตถทผานมาซงมกจะตดตอกบพนดนภายใตพชพรรณ และการสะทอนกลบทระดบกลางเปนการวดชวงของวตถทอยตรงกลาง จะเหมาะส าหรบการก าหนดโครงสรางพช เมอน าขอมลทงหมดมาประมวลผลระบบจะท าการทอนคาตาง ๆเปนคาความสงภมประเทศทงทเปนพนผวปกคลมภมประเทศ (Digital Surface Model : DSM) และคาความสงพนผวภมประเทศ

2

(Digital Elevation Model : DEM) (Shiravi et al.,2012) ขอมลไลดารทไดสามารถน ามาประยกตใชงานดานโครงสรางเมองและการจดการสงแวดลอมในเขตเมอง เชน การวเคราะหพนทสเขยวในเขตเมอง การสรางแบบจ าลองความเสยงน าทวมในเขตเมอง เปนตน เนองจากขอมลไลดารมความละเอยดถกตองสามารถจ าแนกสงปกคลมดนและวตถในเขตเมองไดด (Yan et al.,2015) Aguilera et al. (2013) ไดท าการศกษาเกยวกบวธการวเคราะหแบบอตโนมตในเขตเมองโดยใชขอมลไลดาร ซงจะไดขอมลทางเรขาคณต เชน ความสง, พนท และปรมาตร และลกษณะความหนาแนนในเขตเมองของอาคาร จ านวนทดน และหนวยในเขตเมองโดยผลการศกษาพบวาพนททมจ านวนอาคารมากจะมความหนาแนนของอาคารมากทสดและพนททมจ านวนอาคารนอยจะมความหนาแนนของอาคารต าและการวเคราะหคา BCR และ FAR ทต าสดจะแสดงถงพนทเปดโลงและพนทสเขยวและคา BCR และคา FAR ทมากกวาจะพบในพนททถกครอบครองโดยโครงสรางอาคารอตสาหกรรม

การวจยครงนมงท าการศกษาถงกระบวนการสกดขอมลในเขตเมองโดยใชขอมลแบบจ าลองความสงไลดารเพอน ามาวเคราะหคาพารามเตอรของความหนาแนนของเมอง ซงสามารถน าผลทไดเพอเปนแนวทางหนงในการประยกตใชในดานการวางผงเมองของประเทศไทยตอไปได จดมงหมายของการวจย

1.เพอศกษากระบวนการสกดขอมลอาคารทไดจากขอมลไลดาร 2.เพอศกษาความหนาแนนของอาคารในเขตพนทเมองจากขอมลไลดารทผานการ

ตรวจสอบความถกตองแลว สมมตฐานการวจย

1.ขอมลไลดารมความถกตองและนาเชอถอสง สามารถน ามาหาสถตเชงพนทเพอการวางแผนและการจดการเมองไดอยางมประสทธภาพ 2.ความหนาแนนของเมองในเขตดาวทาวนมความหนาแนนมากกวาเขตสตรป ความส าคญของการวจย การศกษากระบวนการสกดขอมลและความหนาแนนในเขตเมองดวยขอมลไลดารในพนทเขตดาวทาวน (Downtown Pittsburgh) และเขตสตรป (Strip District) เนองจากเปนศนยกลางยาน

3

ใจกลางเมอง ธรกจ อตสาหกรรมตาง ๆ และเศรษฐกจของเมองพตตสเบรกเพอการน าไปประยกตใชในการวางผงเมอง ขอบเขตของการวจย 1.ขอบเขตดานพนท ในการศกษาครงนก าหนดใหพนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป เมองพตตสเบรก เปนพนทตวอยางในการศกษากระบวนการสกดขอมลและความหนาแนนของเมอง ซงเปนพนททเปนไปตามวตถประสงคของการศกษาครงน 2.ขอบเขตดานเนอหา การศกษาครงนเปนการศกษามงเนนไปทการศกษาวธการสกดขอมลในเขตเมอง ความหนาแนนของอาคาร ความหนาแนนของเมองและการตรวจสอบความถกตองของขอมลในพนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป ขอตกลงเบองตน กา รศ กษ าค ร ง น ใ ช ข อ ม ล ไ ล ด า ร ข อ ง ป ร ะ เ ท ศสห ร ฐ อ เ ม ร ก า จ าก เ ว บ ไ ซ ต https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/ เ พอศกษากระบวนการประมวลผลขอมลความหนาแนนในเขตเมอง เนองจากขอมลภายในประเทศไทยยงไมเปดใหใชไดอยางเสร นยามศพทเฉพาะ ไลดาร (Light Detection and Ranging : LiDAR) คอ เทคโนโลยส ารวจภมประเทศ ซงขอมลทไดจากการส ารวจเปนขอมลพนผวภมประเทศ (Digital Surface Model : DSM) ทสามารถน าไปผลตเปนแบบจ าลองความสง (Digital Elevation Model : DEM) ได การวางผงเมอง (Urban planning) คอ การก าหนดการใชพนทใหเปนระบบ มระเบยบตามแบบแผนทก าหนด เพอใหมสขลกษณะ ความสะดวกสบาย ความเปนระเบยบ ความสวยงาม การใชประโยชนในทรพยสน ความปลอดภยของประชาชน เพอสงเสรมการเศรษฐกจ สงคม และสภาพแวดลอม อาคาร (Building) คอ เปนสงกอสรางทสรางโดยมนษย ในรปของโรงเรอน ราน หรอรปแบบอยางอนส าหรบใชสอย แตในกฎหมายควบคมอาคารไดรวมทง เขอน สะพาน อโมงค ทอ ปายและอน ๆ ไวในนยามค าวาอาคารดวย

4

ความถกตอง (Accuracy) คอ ความนาเชอถอของขอมล โดยขอมลจะมความนาเชอถอมากนอยเพยงใดขนอยกบความถกตองในการบนทกขอมลดวย ความหนาแนนของอาคาร (Building density) คอ จ านวนอาคารทอาศยอยในพนททก าหนด พนทศกษา เขตดาวทาวน (Downtown Pittsburgh) มพนท 1.66 ตารางกโลเมตรและเขตสตรป (Strip District) มพนท 1.58 ตารางกโลเมตร ซงเปนเมองทเปนศนยกลางยานใจกลางเมอง ธรกจ อตสาหกรรมตาง ๆ และเศรษฐกจของเมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย ตงอยทางตะวนตกเฉยงใตของรฐ โดยเมองพตตสเบรกมพนททงหมด 151 ตารางกโลเมตร ลกษณะภมประเทศทมความหลากหลายในเรองของภมประเทศ คอ มทง ภเขา ปา ทะเลทราย ทราบสง และทลมโดยเขตดาวทาวนเปนยานธรกจใจกลางเมองและเปนทตงของบรษทมากมายและเขตสตรปซงเดมเปนเขตอตสาหกรรมเกาทปจจบนพฒนาเปนยานธรกจ

ภาพ 1.1 แผนทพนทศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป เมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย

ประเทศสหรฐอเมรกา

5

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ การศกษาครงน หนวยงานหรอผ ทสนใจสามารถน าผลลพธและวธการทไดไปประยกตใชในการวางแผนและจดการเมองไดอยางมประสทธภาพ กรอบแนวคด

ภาพ 1.2 กรอบแนวคดในการวจย

บทท 2

แนวคดและเอกสารงานวจยทเกยวของ

จากการทบทวนเอกสารและงานวจยทเกยวของ เพอเปนแนวคดในการศกษางานวจยเรองการศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษา เขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา ประกอบดวย 2.1. แนวคดทเกยวของ 2.1.1. เทคโนโลยไลดารและหลกการท างานของไลดาร 2.1.2. ขอมลไลดาร 2.1.3. อตราสวนพนทอาคารรวมตอพนทดน (Floor Area Ratio: FAR) 2.1.4. อตราสวนพนทปกคลมดนตอพนทดน (Building Coverage Ratio: BCR) 2.1.5. การวางผงเมอง 2.2. เอกสารงานวจยทเกยวของ 2.1. แนวคดทเกยวของ 2.1.1. เทคโนโลยไลดารและหลกการท างานของไลดาร ไลดาร (Light Detection and Ranging : LiDAR) เปนระบบส ารวจรงวดความสงภมประเทศ ดวยแสงเลเซอรทตดตงบนอากาศยาน ใหคาความสงภมประเทศทงชนดทเปนพนผวปกคลมภมประเทศ (Digital Surface Model :DSM) และคาความสงพนผวภมประเทศ (Digital Elevation Model :DEM) ทมคาความละเอยดถกตองของคาความสงภมประเทศในชวง 30 – 50 เซนตเมตร นอกจากความถกตองแลวการส ารวจดวยไลดารยงใหความหนาแนนของจ านวนจดระดบบนพนดนทหนาแนนสงถงทก ๆ 2 เมตรตอ 1 จดระดบ การส ารวจดวยไลดารม ขดความสามารถในการรงวดคาความสงภมประเทศทมความนาเชอถอและมความหนาแนนสงกวาการส ารวจรงวดดวยภาพถายทางอากาศ และมรอบการท างานทรวดเรวมากกวา เนองจากเปนการรงวดความสงภมประเทศโดยตรงดวยระบบวดระยะทางดวยแสงเลเซอรทตดตงบนอากาศยานพรอมระบบก าหนดต าแหนงดวยดาวเทยม (Airborne GPS) และระบบรงวดการเอยงตวของอากาศยาน (Orientation System) ทมความละเอยดถกตองสง

7

ภาพ 2.1 การส ารวจดวยไลดาร (Baltsavias, 2008)

การท างานของการรงวดความสงภมประเทศดวยไลดารเปนระบบส ารวจรงวดความสงภมประเทศ ดวยแสงเลเซอรทตดตงบนอากาศ ยานพรอมระบบก าหนดต าแหนงดวยดาวเทยม (Airborne GPS) และระบบรงวดการเอยงตวของอากาศยาน (Orientation System) ทมความละเอยดถกตองสงยง ระบบ Airborne GPS จะใหคาต าแหนงใน 3 มตของอากาศยาน (ละตจด ลองจจด และคาความสงเหนอพนผวทรงกลมโลก) และระบบรงวดการเอยงตวของอากาศยานจะใหคาการเอยงตวของอากาศยานพรอมกนทง 3 แกน ในขณะเดยวกนระบบวดระยะทางดวยแสงเลเซอรจะท าการวดระยะทางจากอากาศยานถงพนดน นอกจากนนแลวในระบบวดระยะทางดวยแสงเลเซอรยงมการตดตงระบบกราดเพอท าการกราดวดระยะทางในแนวซายและขวาของแนวบน ดงนนเมอเครองบนเคลอนทไประบบวดระยะทางดวยแสงเลเซอรจะท าการกราดวดระยะทางเปนแนวซกแซกตงฉากตลอดแนวบนของเครองบน (จนษฐ ประเสรฐบรณะกลและคณะ, 2550)

8

เทคโนโลยไลดารเปนการส ารวจความสงภมประเทศดวยเลเซอร ซงเดนทางจากเซนเซอรไปยงวตถเปาหมายและเดนทางกลบมายงเซนเซอร เวลาการเดนทางของพลสเลเซอรจะถกบนทกไว ซงการสะทอนของแสงเลเซอรจะเรยกวาเปน "การสะทอนกลบ" ม 3 รปแบบ: สะทอนกลบครงแรกเปนการสะทอนกลบซงวดชวงของวตถแรกทพบ การสะทอนกลบทระดบกลางซงวดชวงของวตถทอยตรงกลาง จะเหมาะส าหรบการก าหนดโครงสรางพช และสะทอนกลบครงสดทาย การสะทอนกลบซงวดชวงของวตถทผานมาซงมกจะตดตอกบพนดนภายใตพชพรรณ เมอน าขอมลทงหมดมาประมวลผลระบบจะท าการทอนคาตาง ๆเปนคาความสงภมประเทศทงทเปนพนผวปกคลมภมประเทศ (Digital Surface Model : DSM) และคาความสงพนผวภมประเทศ (Digital Elevation Model : DEM) (Shiravi et al.,2012)

ภาพ 2.2 หลกการท างานของไลดาร (ASPRS)

2.1.2. ขอมลไลดาร ขอมลไลดารในชวงแรก การรบ-สงขอมลไลดารเปนรปแบบไฟลขอความ ASCII ทประกอบดวยคาพกด X, Y, Z และพกดของจดไลดาร ตอมาไดพฒนาใหอยในรปแบบ LAS File คอรปแบบไฟลสาธารณะส าหรบการแลกเปลยนขอมลขอมลจดสามมตระหวางผใชขอมล และรปแบบ LAS File เปนรปแบบไบนารทเกบรกษาขอมลทเฉพาะเจาะจงกบลกษณะของขอมลไลดารทไม

9

ซบซอนเกนไป และกลายเปนรปแบบทไดรบการยอมรบในระดบสากลและสามารถท างานรวมกบซอฟตแวรสวนใหญได (ASPRS)

ภาพ 2.3 รปแบบขอมลไลดาร (ASPRS)

2.1.3. อตราสวนพนทอาคารรวมตอพนทดน (Floor Area Ratio: FAR) Floor Area Ratio: FAR หรอ อตราสวนพนทอาคารรวมตอพนทดน อตราสวนพนทอาคารรวมทกชนของพนทอาคารทกหลงตอพนทดนทใชเปนทตงอาคาร มกถกใชเปนเครองมอควบคมความหนาแนนของการใชประโยชนทดน และเพอควบคมความหนาแนนประชากรในเขตเมองใหมความสมดลในเขตทมความหนาแนนมาก (ศนยออกแบบและพฒนาเมอง, 2559)

ภาพ 2.4 อตราสวนพนทอาคารรวมตอพนทดน (Floor Area Ratio: FAR)

(คมอการวางและจดท าผงเมองเฉพาะ, 2552)

10

2.1.4. อตราสวนพนทปกคลมดนตอพนทดน (Building Coverage Ratio: BCR) Building Coverage Ratio: BCR หรอ อตราสวนของพนทดนทใชเปนทตงอาคารทไมไดเปนทวางอนปราศจากสงปรกคลมตอพนทดนทใชเปนทตงอาคารและเพอก าหนดขนาดของตวอาคารในแตละแปลงและเพอรกษาลกษณะของเมองทดรวมทงลดปญหาทจะเกดขนในเขตเมอง (ศนยออกแบบและพฒนาเมอง, 2559)

ภาพ 2.5 อตราสวนพนทปกคลมดนตอพนทดน (Building Coverage Ratio: BCR)

(คมอการวางและจดท าผงเมองเฉพาะ, 2552)

2.1.5. การวางผงเมอง ผงเมอง คอ การก าหนดการใชพนทใหเปนระบบมระเบยบแบบแผน มความเหมาะสม โดยผงเมองมหลายระดบ แตทมผลบงคบใชตามกฎหมาย คอ ผงเมองรวม หมายความวา แผนผง นโยบายและโครงการ รวมทงมาตรการ ควบคมโดยทวไป เพอใชเปนแนวทางในการพฒนาและการด ารงรกษาเมอง และบรเวณทเกยวของหรอชนบทในดานการใชประโยชนในทรพยสน การคมนาคมและการขนสง การสาธารณปโภค บรการสาธารณะ และสภาพแวดลอม เพอบรรลวตถประสงคของการผงเมอง และผงเมองเฉพาะ หมายความวาแผนผง (Plan) และโครงการด าเนนการ (Projects) เพอพฒนา (Development) หรอด ารงรกษาบรเวณเฉพาะแหงหรอกจการทเ กยวของ (maintenance of specific area or related affairs) ในเมอง (Town) และบรเวณทเกยวของ (Related Areas) หรอชนบท (Country) เพอประโยชนแกการผงเมอง (กรมโยธาธการและผงเมอง,2552)

11

2.2. เอกสารงานวจยทเกยวของ จนษฐ ประเสรฐบรณะกล,วลาสลกษณ วงศเยาวฟา และสกจ วเศษสนธ (2550) ไดท าการศกษาเรองการวเคราะหพนทน าทวมดวย LIDAR : ขอมลความสงภมประเทศเชงเลขความละเอยดสงซงไดศกษาถงการท างานของเทคโนโลยไลดารและการท างานของไลดาร ซงใหขอมลความสงภมประเทศทมความละเอยดความถกตองสง สามารถน ามาใชไดในงานทางวศวกรรมและการวเคราะหเชงพนท เชน การวเคราะหการไหลของน า การสรางแผนทชนความสง เปนตน จากการศกษาพบวา การใชขอมลความสงภมประเทศจากไลดารในการประยกตทหลากหลาย ทงการประยกตโดยตรงและรวมกบขอมลอน โดยเฉพาะอยางยงการวเคราะหทตองการขอมลความสงภมประเทศทมความละเอยดและถกตองสง เชน ในบรเวณพนทราบและพนทลม สามารถใหผลลพธทไมสามารถท าไดมากอนและการน าขอมลไลดารมาวเคราะหกบสภาพภมประเทศในประเทศไทยและสามารถน าไปใชประโยชนไดอยางมประสทธภาพ

กรฑา สวรรณสะอาด (2553) ไดท าการศกษาการปรบแกความคลาดเคลอนดานความสงของขอมลไลดารในบรเวณพนทซอนทบระหวางแนวบนโดยใชจดควบคมในการปรบแกทเลอกจากบรเวณพนทอาคารในภาพถายทางอากาศทงหมด ก าหนดระยะหางของจดระหวางสองแนวบนทระยะ 5 เซนตเมตรและ 10 เซนตเมตร เพอใชในการเปรยบเทยบด าเนนการการปรบแกความคลาดเคลอนทเกดขนดวยวธลสทสแควร ซงจะด าเนนการปรบแก 3 กรณ คอ 1) ปรบแกขอมลไลดารเฉพาะพนทอาคาร 2) ปรบแกขอมลไลดารบนพนทซอนทบทงหมด และ 3) ปรบแกขอมลไลดารของแนวบน ผลการศกษาพบวา กรณท1 พบวา คาสวนเบยงเบนมาตรฐานทระยะหาง 5 เซนตเมตรมคาสงกวาท 10 เซนตเมตร เนองจากจ านวนจดขอมลท 5 เซนตเมตรมจ านวนนอยกวาจงสงผลใหคาเบยงเบนมาตรฐานสงกวา กรณท2 ใชพารามเตอรจากกรณท1 ในการปรบแกพบวาคาสวนเบยงเบนมาตรฐานทระยะหาง 5 เซนตเมตรมคานอยกวาท 10 เซนตเมตร ดงนนจงเลอกใชคาพารามเตอรทระยะ 5 เซนตเมตร ไปด าเนนการปรบแกขอมลไลดารทงสองแนวบนในกรณท3 โดยไดคาเบยงเบนมาตรฐานแนวบนท1 เทากบ 0.13886 และแนวท2 เทากบ 0.27767 เมตร

ธวชต แฉลมเขตต (2554) ไดท าการศกษาเรองการศกษาการประยกตใชทฤษฎกราฟเพอใชในการดงขอมลลกษณะวตถจากขอมลไลดาร โดยมวตถประสงคเพอศกษารปแบบและวธการน าทฤษฎกราฟมาประยกตใชเพอดงขอมลลกษณะวตถจากขอมลไลดารโดยท าการศกษาทงหมด 7 กรณศกษา ซงจะมลกษณะแตกตางกนโดยใชวธ กราฟตนไม และ Cluster graph และน าผลลพธทไดท าการเปรยบเทยบกนระหวางจดทตรงกนและไมตรงกนจากขอมลกราฟและภาพถายทาง

12

อากาศ โดยผลการศกษาพบวา กรณท1 มจดทตรงกน 87.67% กรณท2 มจดทตรงกน 89.18% กรณท3 มจดทตรงกน 60.56% กรณท4 มจดทตรงกน 67.29% กรณท5 มจดทตรงกน 100% กรณท6 มจดทตรงกน 93.10% และกรณท7 มจดทตรงกน 73.07% วรวฒ ไชยวงษา (2555) ไดท าการศกษาการวเคราะหการไหลสะสมจากภมประเทศเพอเปนการประยกตใชในดานอทกวทยา โดยศกษาเพอหาขนตอนและวธการเตรยมแบบจ าลองระดบปรมาณมากทไดจากไลดารและประมวลผลการไหลสะสมดวยซอฟตแวร ArcGIS 9.3 และสวนเพมเตม GRASS บนซอฟตแวร QGIS 1.8 เพอเปรยบเทยบความแตกตางของผลลพธทไดจากการประมวลผล โดยเพมความละเอยดของแบบจ าลองระดบ 1 เมตรเปน 2,5 และ 10 เมตร ผลการศกษาพบวา การลดความละเอยดของแบบจ าลองระดบเหลอ 10 เมตรใหความเคลอนสงไมควรน าไปใช แตทความละเอยด 2 เมตร ใหความถกตองใกลเคยงกบแบบจ าลองระดบอางองทความละเอยด 1 เมตรมากทสด ในดานการเปรยบเทยบความแตกตางของผลลพธทไดจากการประมวลผลพบวา การไหลสะสมแตกตางกนรอยละ 6.21 และมความแตกตางของเสนทางการไหล 151.7 เมตร เวลาในการประมวลผลชองซอฟตแวร QGIS มประสทธภาพมากกวาซอฟตแวร ArcGIS เมอขอมลน าเขามขนาดนอยกวาหนวยความจ าของเครองทใชประมวลผลและยงสามรถน าเสนล าน าทไดจากการประมวลผลจากทงสองซอฟตแวรไปเปรยบเทยบกบขอมลล าน าจรงบนภาพถายดาวเทยมซอฟตแวร Google Earth ได

Rottensteiner et al. (2005) ไดท าการศกษาการจ าแนกประเภทผงหลงคาจากขอมลไลดาร โดยมวตถประสงค คอ 1) เพอหาวธการส าหรบการจ าแนกผงหลงคาทชวยลดกฎเกณฑทผ ใชก าหนด 2) เพอหาวธการใหมในการตรวจหาขนตอนส าหรบการจ าแนกรปหลงคาหลายเหลยม โดยใชขอมลแบบจ าลองพนผว (DSM) ทมความแมนย าสง ซงมกระบวนการทงหมด 4 ขนตอน คอ ขนตอนทหนง การตรวจหาผงหลงคาบนแบบจ าลองพนผว ขนตอนทสอง การจดกลมของผงหลงคาและการวเคราะหผงหลงคา ขนตอนทสาม การประมาณคาทสอดคลองกนของพารามเตอรอาคารเพอปรบปรงพารามเตอรเหลานโดยใชขอมลเซนเซอรทมอยทงหมด และขนตอนสดทาย กระบวนการการประเมน จากการศกษาพบวา ผวจยไดน าเสนอวธการส าหรบการจ าแนกผงหลงคาจากขอมลไลดารซงมหลายดานโดยไมมขอมลสองมตทถกตองและแสดงใหเหนวารปแบบจ าลองทมความละเอยดสงทสามารถสรางขนใหม รวมถงวธการใหมถงขนตอนทการตรวจสอบขอบเขตอาคารซงอาจชวยใหการตดสนใจของโครงสรางอาคารทมความเสยงนอยตอการผลกระทบของ

13

ตนไมทอยตดกน ในขนตอนการตดสนใจทมากทสดจะถกน าตงอยบนพนฐานการทดสอบทางสถตหรอการประมาณคาทมประสทธภาพซงเปนขนตอนทส าคญตอการท าใหการฟนฟของอาคารจากขอมลไลดารมประสทธภาพมากขน สงผลใหรปแบบอาคารเปนทอพอโลยทถกตอง หากยงไมถกตอง ผลการศกษาเบองตนยงมขอจ ากดทางเรขาคณตทสรางขนดวยตนเองแสดงใหเหนวาการใชวธการทน าเสนอจะเปนไปไดในการสรางแบบจ าลองอาคารคณภาพสงจากขอมลไลดาร

Haithcoat. (2009) ไดท าการศกษาการสกดอาคาร โดยมวตถประสงค คอ 1) สรางวธการทมประสทธภาพภายในสวนประกอบซอฟตแวรทมอยของการประมวลผลภาพและระบบสารสนเทศภมศาสตรในการสกดอาคารจากขอมลไลดาร 2) ตรวจสอบความเปนไปไดของการสรางมมมอง 3 มตของสงปลกสรางเหลาน 3) ตรวจสอบความเปนไปไดของการก าหนดประเภทพนฐานหลงคาจากขอมลไลดารและใชขอมลเหลานในการดภาพสามมตของการสรางชดสกด และ 4) ด าเนนการการประเมนความถกตองของวธการสรางและตรวจสอบกบขอมลความจรงพนดน พบวา การวจยครงนไดสรางวธการแบบอตโนมตส าหรบการสกดอาคารและการฟนฟดวยขอมลไลดารอาคารจะถกสรางขนโดยใชจากแบบจ าลองพารามเตอร 3 คา(แบน,หนาจว, ปนหยา) และการประเมนโดยการเปรยบเทยบกบขอมลอางองซงคาการประเมนความถกตองทไดจากการสกดขอมลมความถกตองสง

Shiravi et al. (2012) ไดท าการศกษาการประเมนความถกตองของการสกดขอมลอาคารท

ไดจากขอมลไลดารเพอเปรยบเทยบกบขอมลจรงและการแนะน าเทคโนโลยไลดาร การศกษาครงน ใชขอมลไลดารและใชซอฟตแวร ArcGIS ในการวเคราะหไลดาร ผลการศกษาพบวา การประเมนความถกตองของการสกดขอมลอาคารมความถกตองในระดบสงและเทคโนโลยไลดารเปนวธการทรวดเรวและอยางมประสทธภาพส าหรบการสกดขอมลอาคาร การใชประโยชนทดนและถอไดวาเปนเครองมอทมคณคาส าหรบการวางผงเมองและการคมนาคมขนสง

Aguilera et al. (2013) ไดท าการศกษาเกยวกบวธการวเคราะหแบบอตโนมตในเขตเมอง

โดยใชขอมลไลดาร ซงจะไดขอมลทางเรขาคณต (ความสง, พนท และปรมาตร) และลกษณะความหนาแนนในเขตเมอง (BCR และ FAR) ของอาคาร จ านวนทดนและเขตเมอง โดยใชวธการด าเนนงานใน ArcGIS พบวา UU.10 (ทอยอาศย Herencias) มจ านวนมากทสดของอาคาร 439 อาคารและความหนาแนนของอาคารทสงทสด 5.28 อาคารตอเฮกตาร ในทางตรงกนขามหนวย

14

UU.14 ในเมอง (อตสาหกรรม Herencias) มอาคารคอนขางนอย 83 อาคาร ทความหนาแนนต า 1.30 อาคารตอเฮกตาร และการวเคราะหคา BCR และ FAR พบวาไมมพนทในเขตใดมความหนาแนนสง ทง FAR และ BCR แสดงใหเหนวาเขตเหลานมพนทเปนเนอเดยวกนทคอนขางโดดเดนตามแนวนอนและต าสงการพฒนาในเมอง UU.15 (Residencial El Pinar) มคา FAR ต าสดแสดงถงพนทเปดโลงและพนทสเขยว (รวมทงสสาน) ซงไมมการตรวจพบตกในทางตรงกนขามยานอตสาหกรรม (UU.14) แสดงใหเหน BCR ททมากและ FAR เปนมากกวาครงหนงของพนทพนดนซงหนวยนถกครอบครองโดยโครงสรางอตสาหกรรม

Yan et al. (2015) ไดท าการศกษาและรวบรวมผลการศกษาตาง ๆ เชน การพฒนาและ

การเตบโตของเทคโนโลยไลดาร ขอมลไลดาร คณลกษณะของไลดาร รวมถงประโยชนของเทคโนโลยไลดาร ในการเตบโตอยางรวดเรวของเทคโนโลยไลดาร ทเนนการส ารวจอตสาหกรรมจากผลการส ารวจชใหเหนวามการเพมขนรอยละ 75 ในจ านวนของระบบในการใชงานไลดาร รอยละ 53 ผประกอบการในไลดาร และรอยละ 100 ในจ านวนของผ ใชระหวางป 2005 และป 2008 ตามการส ารวจเดยวกนมแนวโนมสงขน คาดวาด าเนนตอไปในอกหลายปขางหนา ซงไลดารมประโยชนในการน ามาใชงานไดอยางหลากหลาย เชน การน ามาประยกตใชในเรองของเมอง การสรางแบบจ าลองความเสยงน าทวมในเขตเมอง การประเมนรงสดวงอาทตย เปนตน Lohani (2016) ไ ดท าการศกษา เ ร อง Airborne Altimetric LiDAR: Principle, Data collection, processing and Applications โดยมจดมงหมายทจะอธบายเกยวกบหลกการของเทคโนโลยไลดาร การจดเกบขอมล การประมวลผลและการน าขอมลไลดารมาประยกตใช จากการศกษา ไลดารมกระบวนการท างานคลายกบเครองมอวดระยะทางอเลกทรอนกส ซงการท างานของไลดารเปนการสะทอนของแสงเลเซอรทสงไปยงวตถและสะทอนกลบ โดยขอมลไลดารนนเปนตวแปลส าคญในการส ารวจขอมลไลดาร ซงหากความหนาแนนของขอมลไลดารมมากเมอส ารวจขอมลจะท าใหไดขอมลทดขนและชวยประหยดเวลาในการสกดขอมล โดยการท างานของไลดารสามารถท างานไดทงภาคพนดนและทางทะเล ทงนไลดารสามารถน ามาประยกตใชในงานดานอนได เชน การจดการน าทวม การท าแผนทปาไม การประยกตใชในงานดานผงเมอง เปนตน

Harrap et al. (2016) ไดท าการศกษาภาพรวมของไลดารและการน ามาประยกตใชกบเมอง พบวา ไลดารสามารถน ามาใชในการสรางแบบจ าลองเมองและท าแผนทโครงสรางพนฐานใน

15

เมองไดอยางถกตองและสะดวกรวดเรวและสามารถหาคาเรขาคณตไดอยางรวดเรว อกทงการรวมกนของ ไลดารและการถายภาพความละเอยดสงจะชวยใหมความถกตองและนาสนใจในการสรางรปแบบสามมตของพนทในเมองทถกสรางขนอยางรวดเรวในงานวจยเกยวกบการประมวลผลขอมลไลดารโดยเฉพาะอยางยงในการสกดคณลกษณะและการวเคราะหเชงพนทอยางตอเนอง

บทท 3

วธด าเนนการวจย

งานวจยนเปนการศกษาความหนาแนนของเมอง กรณศกษาเขตดาวทาวน และเขตสตรปเมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา โดยใชโปรแกรมระบบสารสนเทศภมศาสตรและขอมลไลดารเพอน ามาวเคราะหหาพนททมความหนาแนนของเมอง มวธการด าเนนการวจยดงน 3.1. ขอมลและแหลงขอมล 3.2. เครองมอทใชในการจดเกบรวบรวมและวเคราะหขอมล 3.3. ขนตอนการด าเนนการวจย 3.4. สมการการค านวณเรองการศกษาความหนาแนนของเมอง กรณศกษาเขตดาวทาวน และเขตสตรปเมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา 3.1. ขอมลและแหลงขอมล ล าดบ ขอมล แหลงขอมล/เวบไซต รายละเอยด

1 ขอมลไลดาร https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/

เขตดาวทาวน (Downtown Pittsburgh) และเขตสตรป(Strip District) เมองพตต-สเบรก รฐเพนซลเวเนย

2 ภาพถายดาวเทยม Google Earth

ขอมลไลดาร หมายถง ขอมลทปรากฏอยในรปแบบ LAS File ซงเปนรปแบบไฟลสาธารณะส าหรบการแลกเปลยนขอมลขอมลจดสามมตระหวางผใชขอมล และรปแบบ LAS File เปนรปแบบไบนารทเกบรกษาขอมลทเฉพาะเจาะจงกบลกษณะของขอมลไลดารทไมซบซอนเกนไป และกลายเปนรปแบบทไดรบการยอมรบในระดบสากลและสามารถท างานรวมกบซอฟตแวรสวนใหญไดและขอมลภาพถายดาวเทยมทไดจาก Google Earth ท มความละเอยดในแตละภาพเทากบ 4800×2718 พกเซล

17

3.2. เครองมอทใชในการจดเกบรวบรวมและวเคราะหขอมล 1. คอมพวเตอรสวนบคคล Intel® Core™ i5-2450M CPU @ 2.50GHz RAM 4.00GB 2. โปรแกรมดานสารสนเทศภมศาสตร ArcGIS 3. Google Earth 3.3. ขนตอนการด าเนนงานวจย 1.การดาวนโหลดขอมลไลดาร 1.1. ขอมลไลดารทน ามาใช คอ ขอมลจดและขอมลราสเตอรโดยสามารถดาวนโหลดไดจาก https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/ การดาวนโหลดขอมลไลดารทงในรปแบบขอมลจดและขอมลราสเตอรจะก าหนดคา Projection คอ State Plane 1983 Zone 3702 Pennsylvania South และก าหนดคา Horizontal Datum คอ NAD83 มหนวยเปนเมตรและคา Vertical Datum มหนวยเปนเมตร โดยขอมลจดปรากฏในรปแบบขอมล LAS file ทงหมด 25 ไฟลและขอมลราสเตอรมขนาด 2×2 เมตร ดงภาพ 3.1

ภาพ 3.1 การดาวนโหลดขอมลไลดาร

18

1.2. สราง Las dataset ส าหรบจดเกบขอมลไลดารทอยในรปแบบ LAS files เพอใหพรอมใชงานไดบนโปรแกรมระบบสารสนเทศภมศาสตร โดยมขนตอนดงน - คลกขวาทโฟลเดอรทตองการ > New > Las Dataset - คลกขวาท Las Dataset > Properties > LAS File tab > Add File โดยในคอลมนท 1 แสดงจ านวนขอมลไลดารทไดจากการดาวนโหลดทงหมด 25 ไฟล คอลมนท 2 แสดงจ านวนจดขอมลไลดารในแตละไฟลและคอลมนท 3 แสดงระยะหางระหวางจดในแตละไฟล

ภาพ 3.2 การน าเขาขอมลไลดารเพอสามารถแสดงบนโปรแกรมสารสนเทศภมศาสตร

1 2 3

19

- คลกท Statistics tab > Calculate เพอค านวณคาสถตของขอมลไลดาร โดยในชองหมายเลข 1 แสดงคาการสะทอนกลบของไลดาร จ านวนจดทงหมดทมการสะทอนกลบของขอมลไลดารและรอยละการสะทอนกลบของขอมลไลดาร สวนชอหมายเลข 2 แสดงการจ าแนกประเภทของขอมลไลดารโดยอตโนมต จ านวนจดทงหมดของการจ าแนกแตละประเภทและรอยละทงหมดของแตละการจ าแนกประเภทขอมล

ภาพ 3.3 การค านวณคาสถตของขอมลไลดาร

2.การตรวจสอบความถกตองของไลดาร การตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารโดยใชวธการสมบรเวณล าน าและถนนโดยวธการสมเองและใชเครองมอ Create random point เพอน าผลลพธคาความสงทไดน ามาเปรยบเทยบกบคาความสงทไดจาก Google Earth โดยมขนตอนดงตอไปน 2.1. การสมจดบนล าน าและถนนโดยวธการสมดวยมอ บรเวณละ 40 จด

1

2

20

ภาพ 3.4 การสมจดดวยมอ (a)บรเวณล าน าและ (b)ถนน บรเวณละ 40 จด

จาก Google Earth 2.2. โดยแตจดจะบอกคาพกดละตจด ลองจจดและคาความสง จากนนน าคาทไดไประบในตาราง Excel และน าไปค านวณโดยสมการทางสถต 2.3. การสมจดบรเวณล าน าและถนนโดยใชเครองมอ Create random point บรเวณละ 40 จด โดยการสมนจะอยภายในขอบเขตทก าหนด คอ การสมบรเวณล าน าจะอยภายในบรเวณชนขอมลล าน าทไดก าหนดไวและบรเวณถนนจะอยบรเวณชนขอมลทก าหนดไว ดงภาพ 3.5 โดยจดสเหลองคอจดทไดจากการสมดวยเครองมอ Create random point

(a)

(b)

21

ภาพ 3.5 (a) แสดงจดทไดจาการสมดวยเครองมอ Create random point บรเวณล าน าและบรเวณถนนบรเวณละ 40 จด และ (b) เครองมอ Create random point

(a)

(b)

22

2.4. จากนนใชเครองมอ Extract Multi Values to Points เพอสกดคาความสงของจดทสมได (จากขอ 2.3) จากขอมลราสเตอรเพอน าไปค านวณดวยสมการสถต โดยเปรยบเทยบกบขอมลความสงจาก Google Earth จากจดทอยต าแหนงเดยวกน

ภาพ 3.6 (a) แสดงจดทไดจาการสมดวยเครองมอ Create random point

บรเวณล าน าและ (b) บรเวณถนน บรเวณละ 40 จด 3.การสกดขอมลอาคาร การสกดขอมลอาคาร คอการหาขอบเขตของอาคารจากขอมลไลดารเพอน ามาใชในการสกดขอมลพารามเตอรในขนตอนตอไป โดยมขนตอนดงตอไปน

(b)

(a)

23

3.1. น าภาพถายดาวเทยมพนทศกษาทงสองพนทจาก Google Earth โดยเขตดาวนทาวนมจ านวน 2 รปและเขตสตรปมจ านวน 5 รป โดยแตละรปมความละเอยดภาพเทากบ 4800×2718 พกเซล น ามาใสคาพกดโดยใชเครองมอ Georeferencing

ภาพ 3.7 ตวอยางภาพดาวถายเทยมพนทศกษา

(a) กอนการใสคาพกดภมศาสตร (b) หลงการใสคาพกดภมศาสตร

3.2. เมอใสคาพกดภาพทงหมดแลว ปรบแกระบบพกดทางภมศาสตรของภาพโดยใชเครองมอ Define projection จากนนน าภาพแตละพนทศกษาไปโมเสคเพอใหงายตอการหาขอบเขตอาคาร

(a)

(b)

24

ภาพ 3.8 ภาพพนทศกษาทผานการโมเสคภาพแลว โดย (a) เขตดาวทาวน (b) เขตสตรป

3.3. จากนนเปรยบเทยบขอมลภาพและขอมลไลดารโดยขอมลไลดารจะแสดงในรปแบบเสนชนความสงเพอทจะสามารถเหนความแตกตางไดชดเจน หากขอมลทงสองไมตรงกนใหท าการปรบแกพกดภาพอกครงใหตรงกบขอมลไลดาร

(a)

(b)

25

ภาพ 3.9 ภาพกอน (a,c) และหลง (b,d ) การปรบแกพกดภาพ

เมอเปรยบเทยบขอมลไลดารทแสดงในรปแบบเสนชนความสงกบขอมลภาพถายดาวเทยมจะสงเกตวา ขอมลไลดารนนไมตรงกบขอบเขตของอาคารดงภาพ 3.9 (a) และ (c) เมอน ามาดจไทซขอมลขอบเขตอาคารท าใหเกดความคลาดเคลอนของขอมลได ดงนนจงไดท าการปรบแกพกดภาพใหตรงกบขอมลไลดารดงภาพ 3.9 (b) และ (d) 3.4. เมอปรบแกพกดภาพใหตรงขอมลไลดารแลว สามารถดจไทซขอบเขตอาคารจากภาพเพอจะไดขอมลขอบเขตอาคาร 4.การสกดขอมลพารามเตอร การสกดขอมลพารามเตอร คอการค านวณคาทางสถตและเรขาคณตจากขอมลขอบเขตอาคาร (ขอท 3) โดยหาคาสถตดวยเครองมอ Zonal Statistics as Table โดยใชขอมลขอบเขตอาคารและขอมลไลดารและน าไปค านวณดวยสมการทางสถตและเรขาคณต (ขอ 3.4)

(a) (b)

(c) (d)

26

ภาพ 3.10 การสกดขอมลพารามเตอร การสกดขอมลพารามเตอรนนใชขอมลขอบเขตอาคาร (Footprint) ทไดจากการดจไทซขอมลขอบเขตอาคารจากภาพถายดาวเทยมจาก Google Earth โดยพบอาคารในเขตดาวทาวนทงหมด 281 อาคาร เขตสตรปพบอาคารทงหมด 357 อาคาร และขอมลราสเตอรขนาด 2×2 เมตรทไดจากการดาวนโหลดขอมลไลดารดงทกลาวไวขางตน และน ามาหาคาสถตดวยเครองมอ Zonal Statistics as Table เพอใหทราบคาทางสถตทน าไปใชในการค านวณคาสถตและเขาคณต 3.4. สมการการค านวณ 1. การค านวณคาทางสถตเพอหาความถกตองของขอมลไลดารสามารถหาไดโดยสมการการค านวณ ดงตอไปน 1. Root Mean Square Error หรอความคลาดเคลอนเฉลยก าลงสอง

RMSE = √Σ𝑖=1

𝑛 (𝑍𝑔𝑜𝑜𝑔𝑙𝑒−𝑍𝑙𝑖𝑑𝑎𝑟)2

𝑛 (สมการท 3.1)

2. Mean Absolute Error หรอ คาเฉลยความคลาดเคลอนสมบรณ

MAE = Σ𝑖=1

𝑛 |𝑍𝑔𝑜𝑜𝑔𝑙𝑒−𝑍𝑙𝑖𝑑𝑎𝑟|

𝑛 (สมการท 3.2)

3. Mean Bias Error

MBE = Σ𝑖=1

𝑛 (𝑍𝑔𝑜𝑜𝑔𝑙𝑒−𝑍𝑙𝑖𝑑𝑎𝑟)

𝑛 (สมการท 3.3)

Z google หมายถง คาความสงทไดจาก Google Earth Z lidar หมายถง คาความสงทไดจากขอมลไลดาร

Footprint

Raster

Zonal Statistics as Table

- Count

- Minimum

- Maximum

- Mean

- STD

27

n หมายถง จ านวนจดทงหมด โดยทงสามสมการเปนการวดคาความแตกตางระหวางคาจรง (ขอมล Google Earth) และคาทประมาณไดจากแบบจ าลอง (ขอมลไลดาร) หากคา ทไดมคานอยหรอใกลศนย แสดงวาแบบจ าลองสามารถประมาณคาไดใกลเคยงกบคาจรงและหากคานมคาเทากบศนยจะหมายความวา ไมเกดความคลาดเคลอนในแบบจ าลองนเลย 2.การค านวณคาทางเรขาคณตและสถตสามารถหาไดจากสมการ ดงตอไปน 2.1. Size of Footprint (S) หรอ ขนาดของพนทฐานอาคาร

S = 𝑛𝑟2 (สมการท 3.4) n หมายถง จ านวนเซลทอยภายในขอบเขตอาคาร r หมายถง ขนาดของเซล 2.2. Height (H) หรอ ขนาดความสงของอาคาร

H = 𝑀𝑎𝑥 {ℎ𝑖} (สมการท 3.5) hi หมายถง ความสงทสงทสดทอยภายในขอบเขตอาคาร 2.3. Average size of footprint (AV_S) หรอ คาเฉลยของขนาดพนทฐานอาคาร

AV_S = 1

𝑏∑ 𝑆𝑖

𝑏𝑖=1 (สมการท 3.6)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด Si หมายถง ขนาดพนทฐานอาคารแตละอาคาร 2.4. Average height (AV_H) หรอ คาเฉลยของความสงอาคาร

AV_H = 1

𝑏∑ 𝐻𝑖

𝑏𝑖=1 (สมการท 3.7)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด Hi หมายถง ความสงของแตละอาคาร

28

2.5. Standard deviation of footprint size (SD_S) หรอ สวนเบยงเบนมาตรฐานของขนาดพนทฐานอาคาร ส าหรบเปรยบเทยบขนาดพนทฐานอาคารในขอมลวามกระจายตวของขอมลออกไปมากนอยเทาใด เมอขอมลอยใกลคาเฉลยมากจะมคาเบยงเบนมาตรฐานนอย แตหากขอมลอยหางจากคาเฉลยมากจะมคาเบยงเบนมาตรฐานมาก และเมอขอมลทกตวมคาเทากนหมดคาเบยงเบนมาตรฐานจะมคาเทากบศนย นนคอไมมการกระจายตว

SD_S = √∑ (𝑆𝑖−𝐴𝑉_𝑆)2𝑏

𝑖=1

𝑏 (สมการท 3.8)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด Si หมายถง ขนาดพนทฐานอาคารแตละอาคาร AV_S หมายถง คาเฉลยขนาดพนทฐานอาคารทงหมด 2.6. Standard deviation of height (SD_H) หรอ สวนเบยงเบนมาตรฐานของความสงอาคาร ส าหรบเปรยบเทยบขนาดความสงของอาคารในขอมลวามกระจายตวของขอมลออกไปมากนอยเทาใด เมอขอมลอยใกลคาเฉลยมากจะมคาเบยงเบนมาตรฐานนอย แตหากขอมลอยหางจากคาเฉลยมากจะมคาเบยงเบนมาตรฐานมาก และเมอขอมลมคาเทากนหมดคาเบยงเบนมาตรฐานจะมคาเทากบศนย นนคอไมมการกระจายตว

SD_H = √∑ (𝐻𝑖−𝐴𝑉_𝐻)2𝑏

𝑖=1

𝑏 (สมการท 3.9)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด Hi หมายถง ความสงของอาคารแตละอาคาร AV_H หมายถง คาเฉลยความสงของอาคารทงหมด

3. การหาคาคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) และคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) สามารถหาไดจากสมการ ดงตอไปน

3.1. คาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) เพอก าหนดขนาดของตวอาคารในแตละแปลงและเพอรกษาลกษณะของเมองทดรวมทงลดปญหาทจะเกดขนในเขตเมอง

29

BCR = ∑ 𝑆𝑖

𝑏𝑖=1

𝑆𝐿 (สมการท 3.10)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด Si หมายถง ขนาดพนทฐานอาคารแตละอาคาร SL หมายถง ขนาดพนทจรงทงหมด 3.2. คาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) เพอควบคมความหนาแนนประชากรในเขตเมองใหมความสมดลในเขตทมความหนาแนนมาก

FAR = ∑ ∑ 𝐴𝑡

𝑗=1 𝑖,𝑗

𝑏𝑖=1

𝑆𝐿 (สมการท 3.11)

b หมายถง จ านวนอาคารทงหมด t หมายถง จ านวนชนทงหมด Ai,j หมายถง พนทของชน j ของตก i SL หมายถง ขนาดพนทจรงทงหมด

คาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) และคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) ในแตละพนทจะมคาทก าหนดแตกตางกนไปตามความสามารถในการรองรบและสภาพแวดลอมนนจะมคาทแตกตางกนตามความเหมาะสม

บทท 4

ผลการวจย บทนบรรยายถงการวเคราะหผลการด าเนนงานการศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา เพอศกษาขอมลไลดารรวมทงกระบวนการสกดขอมลและหาความหนาแนนของอาคารในเขตพนทเมองโดยใชขอมลไลดาร เพอสกดคาพารามเตอรในเรองความหนาแนนของเมองและน ามาวเคราะหรวมกบขอมลทไดจาก Google Earth พบวาขอมลไลดารมความถกตองแมนย าและมความนาเชอถอสามารถน ามาเปนแนวทางในงานดานการวางผงเมอง โดยผวจยไดแบงผลการวเคราะหขอมลออกเปน 3 สวน ดงตอไปน 4.1 ผลการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดาร 4.2 ผลการสกดขอมลอาคารและพารามเตอร 4.3 ผลการค านวณคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) และคาอตราสวนพนทปกคลมดนตอแปลงทดน (BCR) ขอมลไลดารทน ามาใชในการศกษาเปนขอมลทอยในรปแบบ LAS file ซงเปนรปแบบไฟลส าหรบการแลกเปลยนขอมลขอมลจดสามมตระหวางผใชขอมลและเกบขอมลทเฉพาะเจาะจงของลกษณะขอมล LIDAR ทไมซบซอนเกนไปและสามารถแสดงไดหลายรปแบบ ดงภาพท 4.1

ภาพ 4.1 ตวอยางขอมลไลดาร (a) ขอมลไลดารประเภทระดบความสง (b) ขอมลไลดาร

ประเภทการจ าแนกประเภท

31

4.1 การตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดาร ผวจยไดด าเนนการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารในพนทล าน าและถนนโดยมสมมตฐานวาพนททงสองควรมคาความสงคงทเนองจากมลกษณะเปนทราบของพนผวทตงเหมาะส าหรบการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดาร โดยการค านวณคาสถตจากขอมลความสงไลดารเปรยบเทยบกบขอมลความสงทไดจาก Google Earth โดยมสมมตฐานวา ขอมลความสงจาก Google Earth มความถกตองสงเนองจากไมสามารถหาขอมลความสงอางองจากแหลงอนได จากนนน าไปค านวณโดยใชสมการทางสถต RMSE, MAE และ MBE ซงไดกลาวไวในบทท 3 เพอเปรยบเทยบความคลาดเคลอนระหวางขอมลความสงทงสองแหลงและท าการสมจดดวยเครองมอ Create random point ซงเปนกระบวนการสรางจดตรวจสอบขอมลโดยวธการสมและการสมจดดวยมอ บรเวณละ 40 จด โดยมรายละเอยดดงตอไปน ตาราง 4.1 การตรวจสอบความถกตองขอมลไลดารบรเวณล าน าและถนนโดยเครองมอ Create Random Point

ล าน า ถนน RMSE 0.73 1.15 MAE 0.60 0.77 MBE 0.18 0.14

จากตาราง 4.1 แสดงใหเหนวาจากการค านวณ ผลลพธทไดจากบรเวณล าน าและถนนมคาใกลศนย แสดงวาคาความสงจากขอไลดารมคาใกลเคยงกบคาความสงทไดจาก Google Earth แตยงมคา RMSE บรเวณถนนเทานนทมคามากกวาศนย ทงนอาจเนองมาจากจดทไดจากการสมอยใกลกบบรเวณอาคารจงท าใหคาความสงทไดมคามากเมอน ามาค านวณจงท าใหคา RMSE มคามาก ตาราง 4.2 การตรวจสอบความถกตองขอมลไลดารบรเวณล าน าและถนนโดยวธการสมดวยมอ

ล าน า ถนน RMSE 1.09 2.00 MAE 0.95 0.72 MBE 0.48 0.10

32

จากตาราง 4.2 พบวาคา MAE และ MBE ทงบรเวณล าน าและถนนมคาใกลศนยแสดงวาคาความสงจากขอมลไลดารมคาใกลเคยงกบคาความสงจาก Google Earth แตยงมคา RMSE ทมคามากกวาหนง ทงนอาจเกดจากการสมจดบรเวณล าน าอยใกลกบพนดนและการสมจดบรเวณถนนอยใกลกบอาคารจงท าใหคาความสงทไดมคามากและเมอน ามาค านวณจงท าใหคา RMSE มคามาก คาความแตกตางความสงทไดจาก Google Earth และขอมลไลดารโดยใชสตร Mean Bias Error ดงแสดงในภาพ 4.2 และ 4.3 โดยวงกลมสแดงแสดงถงคาความแตกตางทเปนลบ หมายถง ความสงจากขอมลไลดารมคามากกวาความสงจากขอมลจาก Google Earth ตรงกนขามวงกลมสเขยวแสดงถงคาความแตกตางทเปนบวก หมายถง ขอมลไลดารมคาความสงนอยกวาคาความสงจาก Google Earth จากภาพ 4.2 (a) มการกระจายตวของวงกลมสเขยวบรเวณกลางล าน าซงอยในชวงท 1-2 มากทสด จ านวน 25 จดหรอรอยละ 62.5 และมการกระจายตวของวงกลมสแดงบรเวณล าน าทใกลกบพนดนซงอยในชวงมากกวา 2 มากทสด จ านวน 5 จดหรอรอยละ 12.5 เชนเดยวกบภาพ 4.2 (b) มการกระจายตวของวงกลมสเขยวบรเวณเขตดาวทาวนซงอยในชวง 0-1 มากทสด จ านวน 15 จดหรอรอยละ 37.5 และมการกระจายตวของวงกลมสแดงในบรเวณเขตดาวทาวนซงอยในชวงทมากกวา 2 มากทสด จ านวน 4 จดหรอรอยละ 10 ดงนนภาพ 4.2 (a) และ (b) แสดงใหเหนวาคาความสงทไดจาก Google Earth มความสงมากกวาคาความสงจากขอมลไลดารแตมคาความสงจากขอมลไลดารมคลาดเคลอนของความสงทสามารถยอมรบไดและน ามาประมาณคาความสงแทนขอมลจาก Google Earth ได

33

ภาพ

4.2 แผน

ทแสด

งคาค

วามแ

ตกตา

งความส

งระห

วางข

อมลไลด

ารกบ

ขอมล

ความ

สงท

ไดจา

ก Go

ogle

Earth

บรเวณ

(a) ล

าน า (b) ถ

นน โด

ยภาย

ในวงเลบแ

สดงจ าน

วนจด

ทพบ

34

ภาพ 4.3 แผนทแสดงคาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทไดจาก Google Earth บรเวณถนน เขตดาวทาวน โดยทคาในวงเลบคอจ านวนจดในแตละ

ชวงคาความแตกตาง

ภาพ 4.4 แสดงคาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทไดจาก

Google Earth บรเวณถนนรปแบบสามมต เขตดาวทาวน

35

4.2 การสกดขอมลอาคารและพารามเตอร ตาราง 4.3 และภาพ 4.5 แสดงใหเหนถงผลลพธจากการค านวณคาพารามเตอรทไดจากการสกดขอมลอาคารในเขตเมองโดยการสรางขอบเขตอาคาร (Footprint) จากขอมลภาพถายดาวเทยมจาก Google Earth และขอมลไลดาร ในเขตดาวทาวนพบอาคารรวมทงหมด 281 อาคารและมความหนาแนนของอาคารนอยทสดคอ 169 อาคารตอตารางกโลเมตร เขตสตรปพบอาคารรวมทงหมด 357 อาคารและมความหนาแนนของอาคารมากทสดคอ 226 อาคารตอตารางกโลเมตร โดยในเขตพนทดาวทาวนมขนาดพนทฐานอาคารเฉลย 1,854.26 ตารางเมตรซงมากกวาเขตสตรปทมขนาดพนทฐานอาคารคอ 1,189.10 ตารางเมตรและความสงของอาคารในเขตพนทดาวทาวนมความสงเฉลย 49.78 เมตรซงสงกวาอาคารในเขตสตรปทมความสงเฉลย 12.25 เมตร ในสวนคาเบยงเบนมาตรฐานของขนาดพนทฐานอาคารเขตดาวทาวนและเขตสตรปเทากบ 3,651.34 ตารางเมตรและ 2,428.68 ตารางเมตรตามล าดบ ซงทงสองพนทมคาสวนเบยงเบนมาตรฐานทสงจากคาเฉลย แสดงใหเหนวาขนาดของพนทฐานอาคารทงสองพนทมขนาดทแตกตางกนทงขนาดพนทฐานขนาดใหญจนถงขนาดพนฐานทขนาดเลก และสวนเบยงเบนมาตรฐานความสงของอาคารในเขตดาวทาวนและเขตสตรปเทากบ 38.92 เมตรและ 8.26 เมตร โดยในเขตพนทดาวทาวนมคาสวนเบยงเบนมาตรฐานของความสงอาคารทสงจากคาเฉลย แสดงใหเหนวาในเขตดาวทาวนมความสงของอาคารทแตกตางกนทงอาคารสงและอาคารต า แตในเขตพนทสตรปมคาสวนเบยงเบนมาตรฐานของความสงอาคารทใกลเคยงกบคาเฉลยแสดงใหเหนวาความสงของอาคารในเขตพนทนมความสงอาคารใกลเคยงกน

36

ตาราง 4.3 ตารางแสดงการค านวณคาพารามเตอรของอาคาร Area (m2) Downtown Strip District

Number of Building 281 357 Size of footprint (S)

AV_S (m2) 1854.26 1189.10 Max_S (m2) 52728 22148 Min_S(m2) 140 24 Height (H)

AV_H (m) 49.78 12.25 Max_H (m) 262.88 64.00 Min_H (m) 6.38 1.00 Standard Deviation (S.D.) S.D._S (m2) 3651.34 2428.68 S.D._H (m) 38.92 8.26

ภาพ 4.5 แผนทแสดงขอบเขตอาคารโดยการสรางขอบเขตอาคารจากภาพถายดาวเทยม

ทไดจาก Google Earth (a) เขตดาวนทาวน (b) เขตสตรป

37

ภาพ 4.6 แผนทแสดงขนาดของพนทอาคาร (Size of Footprint) เขตดาวทาวน

จากภาพ 4.6 แสดงใหเหนถงขนาดของพนทฐานอาคารเขตดาวทาวน โดยมพนทฐานอาคารเฉลย 1,854.26 ตารางเมตร ขนาดพนทฐานอาคารทใหญทสดคอ 52,728 ตารางเมตรและขนาดพนทฐานอาคารทเลกทสด 140 ตารางเมตร โดยขนาดพนทฐานอาคารทมขนาดใหญจะอยบรเวณใจกลางเมองตดกบถนน Fifth Avenue และทางทศตะวนออกตดกบถนน Grant Street และพนทฐานอาคารทมขนาดเลกจะกระจายตวอยรอบเมองโดยเฉพาะดานทศเหนอตดกบถนน Liberty Avenue และทศตะวนตกเฉยงใตตดกบถนน Boulevard of the Allies

38

ภาพท 4.7 แผนทแสดงขนาดของพนทอาคาร (Size of Footprint) เขตสตรป

จากภาพ 4.7 แสดงใหเหนถงขนาดของพนทฐานอาคารเขตสตรป โดยมพนทฐานอาคารเฉลย 1,189.10 ตารางเมตร พนทฐานอาคารทใหญทสด 22,148 ตารางเมตรและพนทฐานอาคารทเลกทสด 24 ตารางเมตร โดยขนาดพนทฐานอาคารทมขนาดใหญกระจายอยรอบเมองสวนใหญอยบรเวณทางทศตะวนออกเฉยงเหนอและใจกลางเมองและพนทฐานอาคารทมขนาดเลกกระจายตวอยรอบเมองโดยเฉพาะดานทศตะวนออกเหนอตดกบถนน Small man Street และถนน Liberty Avenue

39

ตาราง 4.4 แสดงตวอยางความสงอาคารจากขอมล Google Earth และขอมลไลดาร ล าดบ ความสงจาก Google Earth

(เมตร) ความสงอาคารจากขอมลไลดาร

(เมตร) 1 131.37 135.76 2 105.41 107.59 3 254.37 262.88 4 58.36 59.90 5 21.65 26.10

ภาพท 4.8 ตวอยางความสงของอาคารจากขอมล Google Earth และขอมลไลดาร

จากตาราง 4.3 และภาพ 4.8 แสดงตวอยางคาความสงของอาคารจากขอมล Google Earth และขอมลไลดารซงไดยกตวอยางอาคารในเขตดาวทาวนทงหมด 5 อาคารดงตอไปน อาคารK&L Gates Center ตงอยใจกลางเมอง, อาคารThree Gateway Centerตงอยทางทศตะวนตกเฉยงใตตดกบถนน Liberty Avenue, อาคารU.S. Steel Tower ตงอยทางทศตะวนออกตดกบถนน Grant Street, โรงแรมRenaissance ตงอยทางทศเหนอตดกบถนน Fort Duquesne Boulevard และอาคารส านกงานตงอยทางทศใตตดกบถนน Fort Pitt Boulevard ทงนจากขอมลทงหมดทไดท าการศกษาคาความสงจากขอมลไลดารมทงคาทมากกวาและนอยกวาคาความสงจาก Google Earth จากตวอยางทง 5 ตวอยางนนแสดงใหเหนวาคาความสงจากขอมลไลดารมากกวาคาความสงจาก Google Earth

40

ภาพท 4.9 แผนทแสดงความสงของอาคาร เขตดาวทาวน

จากภาพ 4.9 แสดงใหเหนถงความสงอาคารเขตดาวทาวน โดยมความสงอาคารเฉลย 49.78เมตร ความสงอาคารทสงทสด 262.88 เมตรและความสงอาคารทนอยทสด 6.38 เมตร โดยอาคารสงสวนใหญกระจายอยทใจกลางเมองตดกบถนน Grant Street และถนน Liberty Avenue เนองจากถนนทงสองสายเปนทตงของอาคารส านกงานและเปนแหลงธรกจทส าคญ ในสวนอาคารขนาดเลกกระจายตวอยรอบเมอง

41

ภาพท 4.10 แผนทแสดงความสงของอาคาร เขตสตรป

จากภาพ 4.10 แสดงใหเหนถงความสงอาคารเขตสตรป โดยมความสงอาคารเฉลย 12.25 เมตร ความสงอาคารทสงทสด 64 เมตรและความสงอาคารทนอยทสด 1 เมตร โดยอาคารสงสวนใหญกระจายอยทใจกลางเมองและทางทศตะวนตกเฉยงใตตดกบถนน Penn Avenue และถนน Liberty Avenue เนองจากถนนทงสองสายเปนทตงแหลงทองเทยวทส าคญ ในสวนอาคารขนาดเลกกระจายตวอยทางทศตะวนออกเฉยงเหนอตดกบถนนทส าคญ เชน Small man Street, Penn Ave, and Liberty Ave ซงสวนใหญเปนรานคาขนาดเลก ส านกงานและแหลงทองเทยว

42

ภาพท 4.11 แผนทแสดงจ านวนชนของอาคาร เขตดาวทาวน

จากภาพ 4.11 แสดงใหเหนถงจ านวนชนของอาคารเขตดาวทาวน โดยผวจยใหสมมตฐานวาอาคาร 1 ชนมขนาดเทากบ 4 เมตร ดงนน จ านวนชนของอาคารทมากทสดเทากบ 66 ชนและจ านวนชนของอาคารทนอยทสดเทากบ 2 ชน ซงจ านวนชนอาคารสวนใหญอยในชวง 2-15 ชน โดยกระจายตวอยทางทศเหนอและทศใต สวนจ านวนชนของอาคารในชวง 28-40,40-53 และ 53-66 ชนกระจายตวอยในทางทศตะวนออกและทศตะวนตกของเมอง

43

ภาพท 4.12 แผนทแสดงจ านวนชนของอาคาร เขตสตรป

จากภาพ 4.12 แสดงใหเหนถงจ านวนชนของอาคารเขต โดยมจ านวนชนของอาคารมากทสดเทากบ 16 ชนและจ านวนชนของอาคารทนอยทสดเทากบ 1 ชน ซงจ านวนชนอาคารสวนใหญอยในชวง 2-4 และ 4-6 ชน โดยกระจายตวอยทางทศตะวนออกเฉยงเหนอและทศตะวนตกเฉยงใตของเมอง

44

4.3 คาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) และคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) การวเคราะหจากคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดนหรอคา BCR เพอก าหนดขนาดของตวอาคารในแตละแปลงและเพอรกษาลกษณะของเมองทดรวมทงลดปญหาทจะเกดขนในเขตเมองและคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดนหรอคา FAR เพอควบคมความหนาแนนประชากรในเขตเมองใหมความสมดลในเขตทมความหนาแนนมาก ตาราง 4.5 ตารางผลการค านวณคา BCR และ FAR

Downtown Strip District BCR(m2/km2) 313,884.34 268,675.95 FAR(m2/m2) 5.01 1.18

จากตาราง 4.4 เขตดาวทาวนมคาอตราสวนพน ทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) 313,884.34ตารางเมตรตอตารางกโลเมตรหรอรอยละ 31.39 ของพนททงหมด ซงมากกวาเขตสตรปมคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) 268,675.95 ตารางเมตรตอตารางกโลเมตรหรอรอยละ 26.87 ของพนททงหมด แสดงใหเหนวาในเขตพนทดาวทาวนมขนาดตวอาคารในแตละแปลงมขนาดใหญ ชองวางระหวางอาคารนอยลงสงผลใหเกดปญหาการระบายอากาศทแย ปญหาอคคภยทลามไปอาคารใกลเคยงไดงายรวมทงลกษณะรปแบบของเมองทไม ด ในทางตรงขามในเขตสตรปมขนาดของของตวอาคารทขนาดเลกกวาและมพนทโลงมากกวาในเขตดาวทาวน ในสวนคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) ในเขตดาวทาวนเทากบ 5.01 ซงมากกวาเขตสตรปทมคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) เทากบ 1.18 แสดงใหเหนวาในเขตดาวทาวนมจ านวนของอาคารสงมากกวาเขตสตรป ดงนนเขตดาวทาวนมจ านวนประชากรมากกวา สงใหเกดปญหาดานระบบสาธารณปโภคและมลพษตาง ๆไดมากกวาเขตสตรป ซงคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) ในแตละพนทตามความสามารถในการรองรบและสภาพแวดลอมนนจะมคาทแตกตางกนตามความเหมาะสม

บทท 5

บทสรปและขอเสนอแนะ

ผลการศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดารกรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา สรปผลการศกษาไดดงตอไปน สรปผลการท าวจย 5.1 กระบวนการสกดขอมลอาคารทไดจากขอมลไลดาร งานวจยในครงนเปนการศกษาความหนาแนนของเมองและขอมลไลดาร ซงขอมลไลดารเมอพจารณาถงความถกตองของขอมลไดท าการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารโดยเปรยบเทยบขอมลความสงจากขอมลไลดารกบขอมลความสงจาก Google Earth บนต าแหนงเดยวกน จากนนน ามาค านวณดวยสมการทางสถต RMSE, MAE และ MBE ซงไดกลาวไวในบทท 3 โดยผลลพธทได ขอมลไลดารมความถกตองอยในเกณฑทยอมรบไดเมอเปรยบเทยบกบขอมลจาก Google Earth เมอตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารแลวขนตอนตอไปเปนกระบวนการสกดขอมลอาคารซงขนตอนนจ าเปนทตองใชขอมลภาพถายดาวเทยมจาก Google Earth ในการซอนทบกบขอมลไลดารเพอสรางชนขอมลอาคาร แตเนองจากบรเวณขอบเขตอาคารจากภาพถายทมคาพกดดาวเทยมไมตรงกบคาพกดของขอมลไลดาร ดงนนจงตองปรบแกภาพถายดาวเทยมใหตรงกบขอมลไลดารแลวจงน ามาสรางชนขอมลอาคาร จากนน ขนตอนตอไปเปนกระบวนการสกดขอมลพารามเตอรเพอน าไปค านวณคาทางเรขาคณตและสถตเชงพนทดงทกลาวไวในบทท 3 5.2 การศกษาความหนาแนนของอาคารในเขตพนทเมอง ในเขตดาวทาวนพบอาคารรวมทงหมด 281 อาคารและมความหนาแนนของอาคารคอ 189 อาคารตอตารางกโลเมตร เขตสตรปพบอาคารรวมทงหมด 357 อาคารและมความหนาแนนของอาคารคอ 226 อาคารตอตารางกโลเมตร ดงนน เขตสตรปมความหนาแนนของอาคารมากกวาเขตดาวทาวน ซงในเขตพนทดาวทาวนและเขตสตรปมขนาดพนทฐานอาคารทมขนาดทแตกตางกนทงขนาดพนทฐานอาคารขนาดใหญจนถงขนาดพนฐานทขนาดเลก โดยเขตดาวทาวนมขนาดพนทฐานอาคารเฉลย 1,854.26 ตารางเมตรและในเขตสตรปมขนาดพนทฐานอาคารเฉลย 1,189.10 ตารางเมตร รวมทง

46

ความสงของอาคารในเขตดาวทาวนทมความสงของอาคารทแตกตางกนทงอาคารสงไปจนถงอาคารขนาดเลกทมความสงต าโดย มความสงเฉลย 49.78 เมตรและในเขตพนทสตรปมความสงของอาคารในเขตพนทนมขนาดใกลเคยงกนมความสงเฉลย 12.25 เมตร 5.3 คาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) และการวเคราะหคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) ในเขตพนทดาวทาวนมคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) มากกวาเขตสตรป กลาวคอ เขตดาวทาวนเปนพนททมจงมลกษณะเมองทมความหนาแนนสง ชองวางระหวางอาคารนอยลง สงผลใหเกดการระบายอากาศทคอนขางไมดและปญหาเพลงไหมอาจท าใหมการลกลามของไฟไปอาคารใกลเคยงไดงายกวาเขตสตรปทมขนาดของของตวอาคารทขนาดเลกกวาและมพนทโลงมากกวาในเขตดาวทาวน ในสวนคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) ในเขตดาวทาวนมคามากกวาเขตสตรป แสดงใหเหนวาพบจ านวนของอาคารสงทมากกวาเขตสตรปและจ านวนประชากรทอาศยอยมากดวย สงใหเกดปญหาความหนาแนนของประชากรและปญหาดานระบบสาธารณปโภคและมลพษทางอากาศไดมากกวาเขตสตรป ซงคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน (BCR) ในแตละพนทตามความสามารถในการรองรบและสภาพแวดลอมนนจะมคาทแตกตางกนตามความเหมาะสม อภปรายผลการวจย จากการศกษาการวเคราะหความหนาแนนของเมองในเขตดาวทาวนและเขตสตรปจากขอมลไลดาร พบวา ขอมลไลดารทไดน ามาศกษามความถกตองเพยงพอเมอเปรยบเทยบกบขอมลอางองจาก Google Earth ซงสามารถน ามาใชในการศกษาวจยครงนและจากการวเคราะหความหนาแนนของเมอง พบวา เขตสตรปมความหนาแนนของอาคารมากกวาเขตดาวทาวนโดยเขตสตรปมจ านวนอาคารทพบคอ 357 อาคารและเขตดาวทาวนพบอาคารทงหมด 281 อาคาร ซงไมสอดคลองกบขนาดพนทฐานอาคารในเขตดาวทาวนทมขนาดพนทใหญกวาเขตสตรป รวมทงยงไมสอดคลองกบคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน (FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดนคาอตราสวน (BCR) เนองจากในเขตดาวทาวนเปนศนยกลางธรกจทมอาคารขนาดใหญและอาคารสงจ านวนมากในสวนเขตสตรปเปนพนทการคาขายอาคารไมสงมากนกซงในอดตเคยเปนทตงของโรงงานอตสาหกรรมและมพนทวางมากวาเขตดาวทาวน แสดงใหเหนวาในเขตพนทดาว

47

ทาวนมความหนาแนนของเมองมากกวาเขตสตรป จากงานวจย Aguilera et al. (2013) พบวา พนททมจ านวนอาคารมากจะมความหนาแนนของอาคารมากทสดและพนททมจ านวนอาคารนอยจะมความหนาแนนของอาคารต าและการวเคราะหคา BCR และคา FAR คาทต าสดจะแสดงถงพนทเปดโลงและพนทสเขยวหรอพนททมจานวนอาคารนอยและคา BCR และคา FAR ทมคามากกวาจะพบในพนททถกครอบครองโดยโครงสรางอาคารขนาดใหญและอตสาหกรรม ซงในงานวจยตอไปอาจจะตองน าขอมลขอบเขตอาคารทมความถกตองน ามาใชในการค านวณหาความหนาแนนของเมองไดอยางถกตอง ในการศกษาครงนเปนวธการใหมโดยผวจยไดน ามาใชในการวเคราะหความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร โดยวธการนอาจจะเปนวธทมประโยชนส าหรบผ ทศกษาในของเมองโดย เนองจากขอมลไลดารมความถกตองแมนย าและความนาเชอถอในการวเคราะหในเรองของเมองอกทงยงมประสทธภาพในการวางผงเมองและสามารถน ามาประยกตใชในงานทเกยวของกบการวางผงเมองซงสอดคลองกบงานวจยของ Harrap R. (2016) พบวาเทคโนโลยไลดารและขอมลไลดารสามารถน ามาใชในการสรางแบบจ าลองเมองและท าแผนทโครงสรางพนฐานในเมองไดอยางถกตองและสะดวกรวดเรวมากยงขน เนองจากขอมลไลดารทมความถกตองและมความละเอยดสงและชใหเหนวาไลดารเปนเครองมอทชวยสนบสนนงานดานผงเมองและงานดานวศวกรรม และจากงานวจยของ จนษฐ ประเสรฐบรณะกลและคณะ (2550) พบวาสามารถน าขอมลไลดารมาวเคราะหรวมกบสภาพภมประเทศในประเทศไทยและยงสามารถน าไปประยกตในดานอน ๆ เชน วเคราะหการไหลของน า การสรางแผนทชนความสง เปนตน ขอเสนอแนะในการศกษาครงตอไป 5.3.1 การศกษาครงนไมไดวเคราะหถงการเปลยนแปลงความหนาแนนของเมองในชวงเวลาทผานมาจนถงปจจบน 5.3.2 ขอมลขอบเขตอาคารทใชเปนขอมลทสรางขนจากภาพถายจาก Google Earth ซงอาจจะมความถกตองทไมมากนก ในงานวจยครงตอไปควรจะท าการสรางขอบเขตอาคารทมความถกตองมากขนหรอใชขอมลในพนททมขอมลแลวน ามาใชเพอความถกตอง 5.3.3 ในการศกษาครงตอไปควรศกษาเรองสงแวดลอมในเขตเมองจะเปนผลดตอการวางแผนจดการเมองในอนาคตไดอยางมประสทธภาพ

บรรณานกรม

49

บรรณานกรม

กรฑา สวรรณสะอาด. (2553). การปรบแกขอมลไลดารระหวางแนวบนโดยอาศยจดควบคม

จากภาพถายทางอากาศ วทยานพนธ วศ.บ.,จฬาลงกรณมหาวทยาลย,กรงเทพมหานคร กรมโยธาธการและผงเมอง. (2552). คมอการวางและจดท าผงเมองเฉพาะ. สบคนเมอ วนท 3

เมษายน 2558, จาก www.dpt.go.th/adg/images/stories/pdf/specific.pdf จนษฐ ประเสรฐบรณะกล,วลาสลกษณ วงศเยาวฟาและสกจ วเศษสนธ. (2550). การวเคราะห

พนทน าทวมดวย LIDAR : ขอมลความสงภมประเทศเชงเลขความละเอยดสง.บรษท ESRI (ประเทศไทย) จ ากด.

ธวชต แฉลมเขตต. (2554). การศกษาการประยกตใชทฤษฎกราฟเพอใชในการดงขอมล

ลกษณะวตถจากขอมไลดา ร วทยานพนธ วท.ม. ,จฬาลงกรณมหาวทยาลย,กรงเทพมหานคร

ไพศาล สนตธรรมนนท. (2553). การรงวดดวยภาพดจทล. กรงเทพฯ: สานกพมพแหง จฬาลงกรณมหาวทยาลย

วรวฒ ไชยวงษา.(2555). การศกษาวธประมวลผลแบบจาลองระดบปรมาณมากเพอการ

วเคราะหภมประเทศ วทยานพนธ วศ.บ.,จฬาลงกรณมหาวทยาลย,กรงเทพมหานคร ศนยออกแบบและพฒนาเมอง. (2559). เครองมอและนวตกรรมการฟนฟเมองดานกฎหมาย

และขอบญญต.สบคนเมอ วนท 13 มนาคม 2558, จาก http://www.uddc.net/th/urban-renewal

Aguilera, D. G., Matellán, E. C., López, D. H. and Gonzálve P. R. (2013). Automated

Urban Analysis Based on LiDAR-Derived Building Models. IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, 51(3), 1844-1851

ASPRS. (2014). Introduction to Lasers and Lidar. Retrieved November 15, 2016, From https://www.e-education.psu.edu/geog481/l1_p3.html

Baltsavias, E. (31 March - 4 April 2008). Introduction to Airborne LiDAR and Physical

Principles of LiDAR Technology (Lectures 1 and 5). Retrieved November 15, 2016, from http: / / home. iitk. ac. in/ ~blohani/ LiDARSchool2008/ Downloads/ Kanpur-Baltsavias.pdf.

50

บรรณานกรม (ตอ)

Haithcoat, T. Building Extraction - LIDAR Project report. From http://www.icrest.missouri.edu/Projects/NASA/FeatureExtractionBuildings/REPYear2-build-extraction.pdf.

Harrap, R., and Lato, M. (2016). An Overview of LIDAR for Urban Applications. Queen’s University.

Lohani, B. (November 2016). Airborne Altimetric LiDAR: Principle, Data collection,

processing and Applications. Retrieved November 15, 2016, from http://home.iitk.ac.in/~blohani/LiDAR_Tutorial/Airborne_AltimetricLidar_Tutorial.htm

Rottensteiner, F., Trinder, J., Clode, S., and Kubik K. (2013). Automated Delineation of

Roof Planes from Lidar data. ISPRS WG III/3, III/4, V/3 Workshop "Laser scanning 2005", Enschede, the Netherlands, September 12-14, 2005

Shiravi, S., Zhong, M. and Beykaei, S. A. (2012). Accuracy assessment of building extraction using LiDAR data for urban planning/ transportation applications. Dept. of Civil Engineering, University of New Brunswick.

Yan, W. Y., Shaker, A. and Ashmawy, N. E. (2015). Urban land cover classification using

airborne LiDAR data: A review. Remote Sensing of Environment, 158, 295-310

ภาคผนวก

52

ภาคผนวก ก ตารางการปรบแกพกดภาพ

53

ภาคผนวก ข รปภาพการบรรยายการประชมวชาการ “ทรพยากรธรรมชาต สารสนเทศ ภมศาสตร และสงแวดลอม ” ครงท 1 วนท 3 พฤศจกายน 2559 ณ คณะเกษตรศาสตร ทรพยากรธรรมชาต และสงแวดลอม

54

ภาคผนวก ค ผลงานทตพมพ

55

การศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลวาเนย ประเทศสหรฐอเมรกา A Study of urban density based on LIDAR data: A case study of Downtown

and Strip Districts, Pennsylvania state, The United State กมลฉตร ศรจะตะ1*, นฐพล มหาวค1

Kamonchat Seejata1*, Nattapon Mahavik1

บทคดยอ การศกษาครงนมงศกษาความหนาแนนของเมองจากขอมลแบบจ าลองความสงไลดารใน

พนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา โดยน าเสนอวธการสกดขอมลความสงไลดาร พารามเตอรของอาคาร การค านวณคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(Floor Area Ratio: FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน(Building Coverage Ratio: BCR) รวมทงการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารโดยประยกตใชระบบสารสนเทศทางภมศาสตร พบวาเขตดาวทาวนมความหนาแนนของความเปนเมองนอยกวาเขตสตรปซงพจารณาจากคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(Floor Area Ratio: FAR) และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน(Building Coverage Ratio: BCR) ค าส าคญ: ไลดาร, การวางผงเมอง, ความหนาแนนของอาคาร

Abstract The present study aimed to study of urban density based on Lidar data in

Downtown and Strip districts, Pennsylvania State of the United State. The method of Lidar extraction has been investigated to derive building parameters floor area ratio (FAR) and building coverage ratio (BCR) . In addition, accuracy assessment of the Lidar data has been investigated with the use of GIS techniques. The results indicate that the urban density of the Downtown is less than that of Strip districts based on the method of floor area ratio (FAR) and building coverage ratio (BCR). Keywords: Lidar, Urban Planning, Building Density 1ภาควชาทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม คณะเกษตรศาสตรฯ มหาวทยาลยนเรศวร จงหวดพษณโลก65000 * Corresponding author. E-mail: kamonchatseejata@gmail.com

56

บทน า

ประเทศสหรฐอเมรกาเปนประเทศทมความเปนเมองสงแหงหนงทมการขยายตวของเมองอยางมากเนองจากเปนผ น าดานอตสาหกรรมและธรกจหลากหลายประเภท เชน ดานการคา บรการ การทองเทยวรวมถงการศกษาทมคณภาพ เปนตน ซงท าใหในแตละพนททมการขยายตวของเมองทสงขน โดยมปจจยหลายประการซงมปจจยทส าคญคอจ านวนประชากรและความตองการทดนทมอยอยางจ ากดและไมเพยงพอตอความตองการท าใหเกดการเตบโตของเมองนนควบคมไดยากมากขนจงท าใหเกดปญหาความหนาแนนในเมองโดยการศกษาครงนไดน าขอมลแบบจ าลองความสงไลดารทไดจากเทคโนโลยไลดาร(Light Detection and Ranging : LiDAR) ทมความละเอยดถกตองสง มความสมบรณของแบบจ าลองทไดทงแบบจ าลองพนผว(Digital Surface Model) และแบบจ าลองระดบความสง(Digital Elevation Model) ทมความนาเชอถอ ประสทธภาพและความถกตองและมประโยชนส าหรบการวางผงเมอง เทคโนโลยไลดาร (Light Detection and Ranging : LiDAR) ซงเปนวธหนงทส าคญใน

ปจจบน ซงเทคโนโลยไลดารเปนทยอมรบในหนวยงานในอมรกาเหนอ ยโรป และญป น วาม

ความสามารถเทยบเทากบการส ารวจดวยภาพถายแบบดงเดมซงมความละเอยดถกตองสง ความ

สมบรณของแบบจ าลองทไดทงแบบจ าลองพนผว (Digital Surface Model) และแบบจ าลองระดบ

ความสง(Digital Elevation Model) ทมความนาเชอถอ ประสทธภาพและความถกตอง ซงเปน

วธการทมประโยชนสาหรบการวางผงเมอง โดยไลดารมความสามารถในการทะลทะลวงยอดไม

และพชทไมหนาทบมากในพนทปาไมและมพชพรรณปกคลมและยงสามารถสรางแบบจ าลองท

ดกวางานรงวด (ไพศาล, 2553) โดยการท างานของเทคโนโลยไลดารเปนการท างานของแสง

เดนทางจากเซนเซอรไปยงวตถเปาหมายและเดนทางกลบมายงเซนเซอร เวลาการเดนทางของพลส

เลเซอรจะถกบนทกและการสะทอนของแสงเลเซอรจะเรยกวาเปน "การสะทอนกลบ" ม 3 รปแบบ:

สะทอนกลบครงแรก เปนการสะทอนกลบซงวดชวงของวตถแรกทพบ สะทอนกลบครงสดทาย การ

สะทอนกลบซงวดชวงของวตถทผานมาซงมกจะตดตอกบพนดนภายใตพชพรรณ และการสะทอน

กลบทระดบกลางซงวดชวงของวตถทอยตรงกลาง จะเหมาะส าหรบการก าหนดโครงสรางพช เมอ

น าขอมลทงหมดมาประมวลผลระบบจะท าการทอนคาตางๆเปนคาความสงภมประเทศทงทเปน

พนผวปกคลมภมประเทศ(Digital Surface Model : DSM) และคาความสงพนผวภมประเทศ

(Digital Elevation Model : DEM) (Shiravi et al.,2012) ขอมลไลดารทไดสามารถน ามาประยกตใช

57

งานดานโครงสรางเมองและการจดการสงแวดลอมในเขตเมอง เชน การวเคราะหพนทสเขยวในเขต

เมอง การสรางแบบจ าลองความเสยงน าทวมในเขตเมอง เปนตน เนองจากขอมลไลดารมความ

ละเอยดถกตองสามารถจ าแนกสงปกคลมดนและวตถในเขตเมองไดด (Yan et al.,2015) Aguilera

et al. (2013) ไดท าการศกษาเกยวกบวธการวเคราะหแบบอตโนมตในเขตเมองโดยใชขอมลไลดาร

ซงจะไดขอมลทางเรขาคณต เชน ความสง, พนท และปรมาตร และลกษณะความหนาแนนในเขต

เมองของอาคาร จ านวนทดน และหนวยในเขตเมองโดยผลการศกษาพบวาพนททมจ านวนอาคาร

มากจะมความหนาแนนของอาคารมากทสดและพนททมจ านวนอาคารนอยจะมความหนาแนน

ของอาคารต าและการวเคราะหคา BCR และ FAR ทต าสดจะแสดงถงพนทเปดโลงและพนทสเขยว

และคาBCR และFAR ทมากกวาจะพบในพนททถกครอบครองโดยโครงสรางอาคารอตสาหกรรม

การวจยครงนมงท าการศกษาถงกระบวนการสกดขอมลในเขตเมองโดยใชขอมลแบบจ าลองความ

สงไลดารและการค านวณคาพารามเตอรของความหนาแนนของเมอง ซงสามารถน าผลทไดเพอใช

เปนแนวทางหนงน าไปประยกตใชในการวางผงเมองของประเทศไทยตอไปได

วธการศกษา การศกษาครงนไดด าเนนการศกษาในพนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป เมองพตตสเบรก

รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา โดยเขตดาวทาวนมขนาดพนท 1.66 ตารางกโลเมตร ซงเปนศนยกลางยานธรกจทส าคญของเมอง สวนเขตสตรปมขนาดพนท 1.58 ตารางกโลเมตร พ นทแตเดมเคยเปนพนทอตสาหกรรม โรงงานและการขนสงสนคา เนองจากมพนทตดกบแมน าแอลลเกน ปจจบนไดมการพฒนาใหเปนแหลงทองเทยวทส าคญแหงหนงทงแหลงการคาขายและบรการดงแสดงในภาพท 1

ภาพท 1 แผนทแสดงบรเวณพนทศกษาโดยขอบเขตสแดงคอ เขตดาวนทาวน และ

ขอบเขตสด าคอเขตสตรป เมองพตตสเบรก รฐแพนซลวาเนย สหรฐอเมรกา

58

ข อ ม ล แ บบจ า ล อ ง ค ว าม ส ง ไ ล ด า ร ส า ม า ร ถ ด า ว น โ ห ล ด ไ ด จ า ก เ ว บ ไ ซ ต

www.coast.noaa.gov โดยขอมลทน ามาใชอยในรปแบบขอมลจด (Point Cloud) และขอมลราสเตอร (Raster) ขนาด 2 เมตร ผ วจยไดน าขอมลไลดารมาด าเนนการสกดขอมลไลดารเพอสามารถน ามาใชงานไดในซอฟแวรระบบสารสนเทศภมศาสตร (ArcGIS) และขอมลภาพถายดาวเทยมจาก Google Earth เพอน ามาสรางขอบเขตของอาคาร (Foot print) ตารางท 1 ขอมลและแหลงทมา

ล าดบ ขอมล แหลงขอมล/เวบไซต พนท 1 ขอมลไลดาร www.coast.noaa.gov เขตดาวทาวนและ

เขตสตรป 2 ภาพดาวเทยม Google Earth

ภาพท 2 ขนตอนการสกดขอมลพารามเตอรอาคารในเขตเมอง ภาพท 2 แสดงขนตอนการสกดขอมลพารามเตอรของอาคารในเขตเมองโดยใชขอมลขอบเขตอาคารและขอมลราสเตอรซอนทบกนเพอสกดคาสถตโดยเครองมอ Zonal Statistics as Table และจากนนน าคาสถตทไดน าไปค านวณโดยใชโปรแกรม Microsoft Excel และน าเสนอในรปแบบแผนทแสดงการค านวณพารามเตอร สวนการตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดาร ใชวธสมจดหรอเครองมอ Create Random Point ในบรเวณถนนและล าน าเพอใหไดขอมลความสงไล

ขอบเขตอาคาร

ค านวณพารามเตอรทางสถตและเรขาคณต FAR และ BCR

ขอมลราสเตอร

สรางแผนทแสดงการค านวณพารามเตอร

วเคราะหและเปรยบเทยบความหนาแนนของเมอง

59

ดารน ามาเปรยบเทยบกบขอมลความสงจาก Google Earthและค านวณโดยใชสมการทางสถต Root Mean Square Error, Mean Absolute Error, Mean Bias Error ซงทงสามสมการน ามาเพอเปรยบเทยบความคลาดเคลอนของขอมลระหวางขอมลความสงจากขอมลไลดารและขอมลความสงจาก Google Earth ดงมรายละเอยดตอไปน

ผลการศกษา จากการศกษาความหนาแนนของเมองทไดจากขอมลแบบจ าลองความสงไลดาร ในพนทเขตดาวทาวนและเขตสตรป เมองพตตสเบรก รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา การตรวจสอบความถกตองของขอมลไลดารทไดด าเนนการตรวจสอบในพนทล าน าและถนนดวยคาสถตจากขอมลความสงไลดารเปรยบเทยบกบขอมลความสงทไดจาก Google Earth โดยมสมมตฐานวา ขอมลจาก Google Earth มความถกตองสงเนองจากไมสามารถหาขอมลความสงอางองจากแหลงอนได โดยมรายละเอยดดงตารางท 2 แสดงใหเหนวาขอมลความสงไลดารมคาทใกลเคยงกบความสงทไดจาก Google Earth ตารางท 2 การตรวจสอบความถกตองบรเวณล าน าและถนน

ล าน า ถนน RMSE 0.73 1.15 MAE 0.60 0.77 MBE 0.18 0.14

60

ภาพท 3 แผนทแสดงคาความแตกตางความสงระหวางขอมลไลดารกบขอมลความสงทได

จาก Google Earth บรเวณ (a) ล าน า (b) ถนน

ภาพท 3 แสดงคาความแตกตางความสงทไดจากGoogle Earthและขอมลไลดารโดยใชสตร Mean Bias error และแสดงผลในรปแบบวงกลมโดยวงกลมสแดงหรอคาความแตกตางทเปนลบ หมายถง ความสงจากขอมลไลดารมคามากกวาขอมลจาก Google Earth ตรงกนขามวงกลมสเขยวหรอคาความแตกตางทเปนบวก หมายถง ขอมลไลดารมคานอยกวาขอมลจาก Google Earth จากภาพ (a) มการกระจายตวของวงกลมสเขยวในชวง 1-2 มากทสดเชนเดยวกบภาพ (b) แตมการกระจายตวของวงกลมสเขยวในชวง 0-1 มากทสด ดงนน ภาพ (a) และ (b) แสดงใหเหนวาคาความสงจาก Google Earth มความสงมากกวาแตมคาความสงทไมแตกตางกนมากนก การสกดขอมลอาคารในเขตเมองโดยการสรางขอบเขตอาคารจากขอมลภาพถายดาวเทยมจาก Google Earth ในเขตดาวทาวนพบอาคารรวมทงหมด 281 อาคารและมความหนาแนนนอยทสดคอ 169 อาคารตอตารางกโลเมตร เขตสตรปพบอาคารรวมทงหมด 357 อาคารและมความหนาแนนของอาคารมากทสดคอ 226 อาคารตอตารางกโลเมตร โดยในเขตพนทดาวทาวนมขนาดพนทฐานอาคารเฉลย 1,854.26 ตารางเมตรซงมากกวาเขตสตรปทมขนาดพนทฐานอาคารคอ 1,189.10 ตารางเมตรและความสงของอาคารในเขตพนทดาวทาวนมความสงเฉลย 49.78 เมตรซงสงกวาอาคารในเขตสตรปทมความสงเฉลย 12.25 เมตร ดงทแสดงในตารางท 3

61

ตารางท 3 ตารางแสดงการค านวณคาพารามเตอรของอาคาร Area (m2) Downtown Strip District

Number of Building 281 357 Size of footprint (S)

AV_S (m2) 1854.26 1189.10 Max_S (m2) 52728 22148 Min_S(m2) 140 24 Height (H)

AV_H (m) 49.78 12.25 Max_H (m) 262.88 64.00 Min_H (m) 6.38 1.00

ภาพท 4 แผนทแสดงการค านวณคาทางสถตและเรขาคณต (a)แผนทแสดงขนาดพนท

อาคารเขตดาวทาวน (b)แผนทแสดงขนาดพนทอาคารเขตสตรป (c) แผนทแสดงความสงของอาคารเขตดาวทาวน (d) แผนทแสดงความสงของอาคารเขตสตรป

(a)

(b)

(c)

(d)

62

การวเคราะหจากคา FAR หรอคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดนเพอควบคมความ

หนาแนนประชากรใหมความสมดลและคาBCR หรอคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดนเพอก าหนดขนาดของตวอาคารในแตละแปลงและเพอรกษาลกษณะของเมองทด พบวาคา FAR ในเขตพนทดาวทาวนมคาสงกวาในเขตสตรปเนองจากในเขตนมจ านวนอาคารสงทมากกวาเขตสตรปเชนเดยวกบคา BCR พบวาเขตดาวทาวนสงกวาในเขตสตรป ดงทแสดงในตารางท 4 ตารางท 4 ตารางผลการค านวณคาFARและBCR

Downtown Strip District BCR(m2/ha) 3044.96 2684.08 FAR(m2/m2) 5.01 1.18

อภปรายผลการศกษา

การวเคราะหความหนาแนนของเมองในเขตดาวทาวนและเขตสตรป พบวา เขตสตรปมความหนาแนนของเมองมากกวาเขตดาวทาวนโดยเขตสตรปมจ านวนอาคารทพบคอ 357 อาคารและเขตดาวทาวนพบอาคารทงหมด 281 อาคาร ซงไมสอดคลองกบขนาดพนทฐานอาคารในเขตดาวทาวนทมขนาดพนทใหญกวาเขตสตรป รวมทงยงไมสอดคลองกบคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(FAR)และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดนคาอตราสวน(BCR) เนองจากในเขตดาวทาวนเปนศนยกลางธรกจทมอาคารขนาดใหญและอาคารสงจ านวนมากในสวนเขตสตรปเปนพนทการคาขายอาคารไมสงมากนกซงในอดตเคยเปนทตงของโรงงานอตสาหกรรมและมพนทวางมากวาเขตดาวทาวน แสดงใหเหนวาในเขตพนทดาวทาวนมความหนาแนนของเมองมากกวาเขตสตรป จากงานวจย Aguilera et al. (2013) พบวา พนททมจ านวนอาคารมากจะมความหนาแนนของอาคารมากทสดและพนททมจ านวนอาคารนอยจะมความหนาแนนของอาคารต าและการวเคราะหคา BCR และ FAR คาทต าสดจะแสดงถงพนทเปดโลงและพนทสเขยวหรอพนททมจ านวนอาคารนอยและคาBCR และคาFAR ทมคามากกวาจะพบในพนททถกครอบครองโดยโครงสรางอาคารขนาดใหญและอตสาหกรรม ซงในงานวจยตอไปอาจจะตองน าขอมลขอบเขตอาคารทมความถกตองน ามาใชในการค านวณหาความหนาแนนของเมองไดอยางถกตอง สรปผลการศกษาและขอเสนอแนะ

จากการวเคราะหความหนาแนนของเมองในเขตดาวทาวนและเขตสตรป พบวา เขตดาวทาวนมจ านวนอาคารทนอยกวาเขตสตรปจงแสดงใหเหนวาเขตดาวทาวนมความหนาแนนของ

63

เมองนอยกวาเขตสตรปซงยงคงมความไมสอดคลองกบขนาดของพนทฐานอาคารทในเขตดาวทาวนมขนาดใหญกวา รวมทงคาทไดจากคาอตราสวนพนทอาคารตอแปลงทดน(FAR)และคาอตราสวนพนทคลมดนตอแปลงทดน(BCR)ทแสดงใหเหนวาเขตดาวทาวนมความหนาแนนของเมองมากกวาเขตสตรป

งานวจยครงนไมไดวเคราะหถงการเปลยนแปลงความหนาแนนของเมองในชวงเวลาทผานมาจนถงปจจบนและ นอกจากนขอมลขอบเขตอาคารทใชเปนขอมลทสรางขนจากภาพถายจาก Google Earth ซงอาจจะมความถกตองทไมมากนก ในงานวจยครงตอไปควรจะท าการสรางขอบเขตอาคารทมความถกตองมากขนหรอใชขอมลในพนททมขอมลแลวน ามาใช รวมทงอาจจะท าการศกษาเรองสงแวดลอมในเขตเมองจะเปนผลดตอการวางแผนจดการเมองในอนาคตไดอยางมประสทธภาพ

กตตกรรมประกาศ

ขอขอบพระคณ National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ทใหบรการขอมลแบบจ าลองความสงไลดารและ Google Earth ทใหบรการภาพถายดาวเทยมความละเอยดสงในการท าวทยานพนธระดบปรญญาตร หลกสตรภมศาสตรในครงนดวย

เอกสารอางอง ไพศาล สนตธรรมนนท. (2553). การรงวดดวยภาพดจทล. กรงเทพฯ: สานกพมพแหง

จฬาลงกรณมหาวทยาลย Aguilera, D G., Matellán, E C., López, D H., & Gonzálve, P R. (2013). Automated Urban

Analysis Based on LiDAR- Derived Building Models. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 51(3), 1844-1851 Shiravi, S., Zhong, M., & Beykaei, S A. (2012). Accuracy assessment of building extraction

using LiDAR data for urban planning/ transportation applications. Department of Civil Engineering. Thesis, University of New Brunswick. Yan, W Y. , Shaker, A. & Ashmawy, N E. (2015) . Urban land cover classification using

airborne LiDAR data: A review. Remote Sensing of Environment, 158, 295-310

ประวตผวจย

65

ประวตผวจย

ชอ – ชอสกล กมลฉตร ศรจะตะ วน เดอน ป เกด 25 สงหาคม 2537 ทอยปจจบน 159 หมท 1 ต าบลรองกวาง อ าเภอรองกวาง จงหวดแพร 54140 ประวตการศกษา

พ.ศ. 2556-2559 วท.บ. (ภมศาสตร) มหาวทยาลยนเรศวร เกรดเฉลย 3.10 พ.ศ. 2550-2555 ระดบมธยมศกษา (วทย - คณต) โรงเรยนรองกวางอนสรณ

เกรดเฉลย 3.12 พ.ศ. 2544-2549 ระดบประถมศกษา โรงเรยนบานรองกวาง (จนทมาคม)

ผลงานทตพมพ กมลฉตร ศรจะตะ และนฐพล มหาวค. (2559). การศกษาความหนาแนนของเมองจาก

ขอมลไลดาร กรณศกษาเขตดาวทาวนและเขตสตรป รฐเพนซลเวเนย ประเทศสหรฐอเมรกา.ประชมวชาการทรพยากรธรรมชาต สารสนเทศภมศาสตร และสงแวดลอมนเรศวร ครงท 1 (3 พฤศจกายน พ.ศ. 2559), หนา 85-92.

กจกรรมทเขารวม (1) เขารวมอบรมการประยกตใชขอมลอตนยมวทยา ขอมลพยากรณอากาศเชงตวเลข

และขอมลส ารวจระยะไกล เพอเฝาระวงตดตามและการเตอนภยน าทวม ในวนท 25-26 สงหาคม 2559 คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร

(2) เขารวมอบรมหลกสตรภาษาองกฤษ Grammar Overview ประจ าเดอนกนยายน 2559 ณ สถานพฒนาวชาการดานภาษา มหาวทยาลยนเรศวร

(3) เขารวมอบรมหลกสตรภาษาองกฤษ Listening Skill Practice for Test Preparation และ Leisure Reading ประจ าเดอนตลาคม 2559 ณ สถานพฒนาวชาการดานภาษา มหาวทยาลยนเรศวร

(4) เขารวมบรรยายการประชมวชาการ “ทรพยากรธรรมชาต สารสนเทศภมศาสตร และส ง แวด ลอม ” ค ร ง ท 1 ในวน ท 3 พฤศจ กายน 2559 ณ คณะเกษตรศาสตร ทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม

(5) ผชวยสอนปฏบตการรายวชาโฟโตแกรเมตร สอนโดย ดร.นฐพล มหาวค ประจ าภาคเ รยนท 1 ปการศกษา 2559 วนท 29-30 ตลาคม 2559 ณ คณะเกษตรศาสตร ทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม

66

ประวตผวจย (ตอ) รางวลทไดรบ

(1) ไดรบเกยรตบตรผ มผลการการเรยนด สาขาภมศาสตร ในวนท 8 กนยายน 2559 ณ อาคารขวญเมอง มหาวทยาลยนเรศวร