DTM vs DSM คืออะไร? ต่างกันอย่างไร และเลือกใช้งานไหน
ในวงการสำรวจและทำแผนที่ด้วย Drone มีคำสามคำที่ได้ยินบ่อยมากจนบางครั้งใช้ปนกันจนสับสน นั่นคือ DSM, DTM และ DEM ทั้งสามคำนี้ล้วนเกี่ยวข้องกับแบบจำลองความสูงของพื้นที่ แต่มีความหมายและการใช้งานที่แตกต่างกันชัดเจน
ถ้าคุณเคยสงสัยว่าทำไมซอฟต์แวร์อย่าง Agisoft Metashape หรือ Pix4D ถึงให้เลือกสร้างทั้ง DSM และ DTM และต่างกันอย่างไร บทความนี้จะไขข้อสงสัยทั้งหมด
DEM คืออะไร? (คำครอบคลุม)
ก่อนไปถึง DSM และ DTM ต้องพูดถึง DEM (Digital Elevation Model) ก่อน เพราะเป็นคำกว้างที่ครอบคลุมทั้งหมด
DEM คือแบบจำลองความสูงของพื้นที่ในรูปแบบดิจิทัล — โดยทั่วไปเก็บในรูปของ Raster (ตารางกริด) ที่แต่ละช่องเก็บค่าความสูง DEM เป็นคำรวมที่ใช้เรียก DSM และ DTM ได้ทั้งคู่ ขึ้นอยู่กับว่าในบริบทนั้นหมายถึงอะไร
ในทางปฏิบัติ เมื่อใครพูดว่า "ได้ DEM มาจากงาน Drone" ส่วนใหญ่หมายถึง DSM เพราะเป็นผลลัพธ์โดยตรงจากการประมวลผลภาพถ่ายทางอากาศ
DSM (Digital Surface Model) คืออะไร?
DSM (Digital Surface Model) หรือ แบบจำลองผิวดิจิทัล คือแบบจำลองที่แสดงความสูงของทุกสิ่งที่อยู่บนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็น:
- พื้นดิน
- อาคาร บ้าน โรงงาน
- ต้นไม้ ป่าไม้
- สะพาน ถนน
- สายไฟ เสาไฟฟ้า
ลองนึกภาพถ่ายทางอากาศของเมือง — DSM คือสิ่งที่ Drone "มองเห็น" จากด้านบน โดยบันทึกความสูงของทุกสิ่งที่สายตา (กล้อง) สามารถมองถึงได้ในครั้งแรก
ลักษณะสำคัญของ DSM
- แสดง ความสูงของหลังคา ไม่ใช่พื้นดินใต้อาคาร
- บริเวณที่มีป่าไม้ DSM จะสูงกว่าพื้นดินจริง เพราะวัดถึงยอดเรือนพุ่ม
- ได้มาจากการประมวลผลภาพถ่าย Drone โดยตรง เช่น SfM (Structure from Motion) หรือ Stereo Matching
- เป็นข้อมูลดิบที่ประมวลผลครั้งแรก ก่อนที่จะกรองแยก DTM
DTM (Digital Terrain Model) คืออะไร?
DTM (Digital Terrain Model) หรือ แบบจำลองภูมิประเทศดิจิทัล คือแบบจำลองที่แสดงเฉพาะ ความสูงของพื้นดินจริง โดยกรองสิ่งปลูกสร้างและพืชพรรณออกทั้งหมด
ลองนึกภาพว่าคุณเอาอาคารทุกหลัง ต้นไม้ทุกต้น รถทุกคัน ออกจากพื้นที่ แล้วมองดูพื้นดินล้วนๆ — นั่นคือ DTM
ลักษณะสำคัญของ DTM
- แสดง พื้นดิน (bare earth) เท่านั้น
- ต้องผ่านกระบวนการ Ground Filtering เพื่อแยกจุดดินจากสิ่งอื่น
- ความแม่นยำขึ้นอยู่กับคุณภาพของ Algorithm การกรองที่ใช้
- ในพื้นที่ป่าทึบ DTM อาจมีความแม่นยำต่ำหากกล้อง/เซ็นเซอร์ไม่สามารถมองทะลุเรือนพุ่มได้
DSM vs DTM เปรียบเทียบชัดๆ
| คุณสมบัติ | DSM | DTM |
|---|---|---|
| แสดงอะไร | ทุกสิ่งบนพื้นผิว | พื้นดินล้วนๆ |
| รวมอาคาร | ✅ ใช่ | ❌ ไม่ |
| รวมต้นไม้ | ✅ ใช่ | ❌ ไม่ |
| ได้จาก | ประมวลผลภาพโดยตรง | DSM + Ground Filtering |
| ความยากในการสร้าง | ง่ายกว่า | ยากกว่า ต้องกรองข้อมูล |
| เหมาะกับงาน | วัดปริมาตร, ความสูงสิ่งก่อสร้าง | วิเคราะห์น้ำ, ออกแบบงานดิน |
ตัวอย่างเปรียบเทียบเห็นชัด
สมมติสำรวจพื้นที่ที่มีบ้านหลังหนึ่งอยู่กลางสนาม:
- DSM — บริเวณบ้านจะมีความสูงประมาณ 5–8 เมตร (ความสูงของหลังคา)
- DTM — บริเวณบ้านจะมีความสูงเท่ากับพื้นดินรอบๆ เพราะกรองอาคารออกแล้ว
กระบวนการสร้าง DSM และ DTM จาก Drone Survey
งาน Drone Survey ที่ได้ผล DSM และ DTM ที่ดีต้องผ่านขั้นตอนต่อไปนี้
ขั้นที่ 1: บินและเก็บข้อมูล
บิน Drone ตามแผนที่กำหนดด้วย Overlap สูงอย่างน้อย 75% ทั้งด้านหน้าและด้านข้าง ความสูงบินขึ้นอยู่กับ GSD (Ground Sampling Distance) ที่ต้องการ โดยทั่วไปความสูง 100–120 เมตร ได้ GSD ประมาณ 3–4 ซม./พิกเซล
ขั้นที่ 2: ตั้ง GCP (Ground Control Points)
การวาง GCP และรังวัดด้วย GNSS RTK จะช่วยให้ DSM/DTM มีความแม่นยำเชิงพื้นที่ โดยทั่วไปใช้ GCP ไม่น้อยกว่า 5 จุดต่อพื้นที่ 1 ตาราง กม. และควรกระจายทั้งมุมและกลางพื้นที่
ขั้นที่ 3: ประมวลผลภาพ — ได้ DSM ก่อน
นำภาพถ่ายเข้าซอฟต์แวร์ Photogrammetry ซอฟต์แวร์จะสร้าง Point Cloud และ DSM เป็นผลลัพธ์ขั้นแรก ในขั้นนี้ข้อมูลมีทั้งพื้นดิน ต้นไม้ อาคาร รวมกันหมด
ขั้นที่ 4: Ground Filtering — แปลง DSM เป็น DTM
นำ Point Cloud หรือ DSM มาผ่านกระบวนการ Ground Filtering เพื่อแยกจุดที่เป็นพื้นดิน (Ground Points) ออกจากจุดที่เป็นสิ่งปลูกสร้างและพืช จากนั้นสร้าง DTM จากจุดพื้นดินที่คัดแล้ว
Algorithm ที่นิยมใช้ ได้แก่:
- CSF (Cloth Simulation Filter) — นิยมใน CloudCompare
- Progressive TIN Densification (PTD) — ใน LAStools / ArcGIS
- SMRF (Simple Morphological Filter) — ใน PDAL
นำ DSM และ DTM ไปใช้งานอะไรได้บ้าง?
การใช้งาน DSM
การวัดปริมาตร คืองานที่ใช้ DSM มากที่สุด เช่น วัดปริมาตรดินถม กองดิน กองหิน หรือวัสดุในเหมือง โดยเปรียบเทียบ DSM ก่อนและหลังการทำงาน
ความสูงสิ่งก่อสร้าง ใช้ DSM วิเคราะห์ความสูงอาคาร เสาไฟฟ้า หรือโครงสร้างอื่นๆ ที่ต้องการข้อมูลระดับความสูงที่ครอบคลุมสิ่งก่อสร้างด้วย
การวางแนวเงาหรือ Line of Sight ใช้ DSM วิเคราะห์ว่าจากจุดหนึ่งสามารถมองเห็นจุดอื่นได้หรือไม่ (Viewshed Analysis) โดยนำอาคารและต้นไม้มาร่วมคำนวณ
การใช้งาน DTM
การวิเคราะห์การระบายน้ำ (Drainage Analysis) คือจุดแข็งที่สำคัญที่สุดของ DTM เนื่องจาก DTM แสดงเฉพาะพื้นดิน จึงสามารถคำนวณทิศทางการไหลของน้ำ พื้นที่รับน้ำ (Watershed) และช่องทางน้ำได้อย่างถูกต้อง
การออกแบบงานดินและถนน วิศวกรโยธาใช้ DTM วางแนว Cut & Fill คำนวณปริมาณดินขุดดินถม ออกแบบ Slope และระบบระบายน้ำข้างถนน
การทำเส้นชั้นความสูง (Contour Lines) เส้น Contour ที่ถูกต้องควรสร้างจาก DTM ไม่ใช่ DSM เพราะต้องแสดงภูมิประเทศจริง ไม่ใช่ยอดหลังคาหรือยอดต้นไม้
การวิเคราะห์ Slope และ Aspect ใช้ในการวางแผนงานก่อสร้าง เกษตรกรรม หรือวิเคราะห์ความเสี่ยงดินถล่ม
งาน Flood Simulation นำ DTM มาจำลองน้ำท่วม วิเคราะห์พื้นที่เสี่ยง และวางแผนป้องกัน
ซอฟต์แวร์ที่ใช้สร้าง DSM และ DTM
ซอฟต์แวร์ Photogrammetry (สร้าง DSM)
Agisoft Metashape เป็นตัวเลือกยอดนิยมที่ให้คุณภาพสูง ควบคุม workflow ได้ละเอียด รองรับทั้งโปรเจกต์เล็กและโปรเจกต์ขนาดใหญ่ มี Built-in Ground Filtering สำหรับสร้าง DTM ได้ด้วย
Pix4Dmapper เน้นความง่ายและรายงานผลอัตโนมัติ เหมาะกับทีมที่ต้องการ workflow รวดเร็ว
OpenDroneMap (ODM/WebODM) เป็น Open Source ไม่มีค่าใช้จ่าย รองรับการประมวลผล DSM ได้ดี เหมาะกับผู้ที่ต้องการทำ On-premise processing
ซอฟต์แวร์ Ground Filtering (สร้าง DTM)
CloudCompare เป็น Open Source ที่ทรงพลัง มี CSF Filter สำหรับสร้าง DTM จาก Point Cloud
LAStools ชุดเครื่องมือที่ใช้กันมากในสายงาน เหมาะกับข้อมูล LiDAR และ Dense Point Cloud ขนาดใหญ่
PDAL (Point Data Abstraction Library) ใช้สร้าง Pipeline ประมวลผล Point Cloud แบบ Automated รองรับ SMRF Filter และ Algorithm หลายแบบ
QGIS + SAGA ใช้ SAGA GIS ผ่าน QGIS เพื่อทำ DTM จาก Point Cloud แบบไม่มีค่าใช้จ่าย
วิธีเลือกระหว่าง DSM และ DTM
คำถามง่ายๆ ที่ช่วยตัดสินใจ:
ถามตัวเองว่า: สิ่งที่อยู่บนพื้น (อาคาร/ต้นไม้) มีผลต่องานหรือไม่?
- ถ้าใช่ (เช่น ต้องการวัดความสูงอาคาร, วัดปริมาตรกองวัสดุ) → ใช้ DSM
- ถ้าไม่ (เช่น ออกแบบระบบระบายน้ำ, วางแนวถนน, วิเคราะห์ Flood) → ใช้ DTM
กรณีที่ต้องใช้ทั้งคู่ เช่น งานวางแผนพัฒนาพื้นที่ที่ต้องดูทั้งภูมิประเทศและสิ่งก่อสร้างที่มีอยู่ — ก็สร้างทั้ง DSM และ DTM พร้อมกัน แล้วนำมาใช้ตามวัตถุประสงค์แต่ละขั้นตอน
ความแม่นยำของ DSM และ DTM
ความแม่นยำของทั้งสองขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก ได้แก่:
GSD (Ground Sampling Distance) ยิ่งบินต่ำหรือใช้กล้องความละเอียดสูงขึ้น GSD ยิ่งละเอียด ข้อมูลความสูงยิ่งแม่นยำ
ความแม่นยำของ GCP GCP ที่รังวัดด้วย GNSS RTK ความแม่นยำ 1–2 ซม. จะทำให้ DSM มีความแม่นยำทางสูงในระดับ 2–5 ซม. ในพื้นที่เปิดโล่ง
Algorithm การ Filter ของ DTM DTM มีความแม่นยำต่ำกว่า DSM เสมอ เนื่องจากผ่านกระบวนการ Interpolation เพิ่มเติม โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีอาคารหนาแน่นหรือป่าไม้ปกคลุม
เซ็นเซอร์ที่ใช้ LiDAR Drone ให้ DTM ในพื้นที่ป่าได้ดีกว่าการใช้ Photogrammetry มาก เพราะ LiDAR สามารถส่งพัลส์ทะลุช่องว่างระหว่างใบไม้ถึงพื้นดินได้ ขณะที่กล้องธรรมดามองไม่ถึงพื้นในพื้นที่ต้นไม้หนาทึบ
สรุป
DSM และ DTM เป็นผลลัพธ์ที่มีประโยชน์คนละบริบท ไม่มีอันไหนดีกว่ากันอย่างสมบูรณ์ แต่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของงาน
- DSM = ความสูงรวมทุกสิ่ง → เหมาะกับงานที่ต้องการดูสิ่งก่อสร้าง, วัดปริมาตร
- DTM = ความสูงพื้นดินล้วน → เหมาะกับงานระบายน้ำ, งานดิน, Contour, Flood Analysis
- DEM = คำรวมทั้งคู่ ใช้ได้กับทั้ง DSM และ DTM ขึ้นอยู่กับบริบท
หากงานของคุณต้องใช้ DSM/DTM ความแม่นยำสูง หรือต้องการคำปรึกษาในการเลือกเซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม ทีมวิศวกรของ WAIPIA Development พร้อมช่วยออกแบบ Workflow ให้เหมาะกับโปรเจกต์ของคุณ
📞 โทร 095-7243421 | Line OA: @info_wd | waipia.com