การศึกษาภาพถ่ายรากพืชเพื่อวิเคราะห์หาความมั่นคงของลาดดิน
Root Investigation by Using Image Processing Method for Slope Stability
Abstract
การสํารวจรากพืชเป็นปัจจัยหนึ่งที่สําคัญในการศึกษาแนวทางการป้องกันดินถล่มและวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดดินโดยปัจจุบันมีการใช้เทคโนโลยีภาพถ่ายอย่างแพร่หลายและเข้าถึงได้ง่าย จึงเหมาะสําหรับการนํามาประยุกต์ใช้เป็นวิธีการวิเคราะห์ข้อมูลรากพืชแบบใหม่ โดยงานวิจัยนี้ทําการออกแบบวิธีการสํารวจโดยประยุกต์ใช้เทคโนโลยีภาพถ่ายวิเคราะห์ข้อมูล และทดสอบกําลังรับแรงดึงของรากพืชในห้องปฏิบัติการ ซึ่งจะทําให้ได้ข้อมูลพิกัด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอัตราส่วนหน้าตัดรากต่อหน้าตัดดิน ค่าความยึดเหนี่ยวของรากพืช กําลังรับแรงของรากพืช และทําการวิเคราะห์ความมั่นคงของลาดดินในกรณีที่มีรากพืชและไม่มีรากพืช พบว่าการวิเคราะห์ข้อมูลรากพืชจากภาพถ่ายสามารถวัดขนาดรากพืชได้เล็กที่สุดถึง 0.05 เซนติเมตร และมีความแม่นยําสูงถึง 95% ทั้งนี้ความแม่นยําในการวิเคราะห์ขึ้นอยู่กับการปรับแก้ภาพถ่าย และจากการวิเคราะห์ความมั่นคงของลาดดินพบว่าอัตราส่วนความปลอดภัยของลาดดินที่มีรากพืชสูงกว่าลาดดินที่ไม่มีรากพืช 27% ซึ่งวิธีการนี้เป็นวิธีที่เหมาะสําหรับการประยุกต์ใช้ในงานสนามเนื่องจากเป็นวิธีที่ประหยัด และขนย้ายขึ้นสู่พื้นที่สูงชันได้ง่าย
Root Investigation is one of the important factors to examine the guidelines for landslide prevention and slope stability analysis. Nowadays, digital image processing has wide applications and provides easy access to the image operations. Therefore, it is suitable for further use as a new method of root investigation. In this research, the plant root survey method was designed through the use of digital image processing. Sampling and tensile strength evaluation of roots were carried out in the laboratory. The data obtained from root investigation comprise root positioning, root diameter, root area ratio, root-soil adhesion, tensile strength, along with slope stability with and without root reinforcement. As results, image processing method was able to measure root size as small as 0.05 cm. with 95% accuracy. The accuracy of this method depended on the camera angle correction. The slope stability analysis found that the safety coefficient of vegetated slope stability was 27% greater than that on a bare slope. This method is deemed ideal for field applications due to its affordability while offering an easy, alternative transport mode over steep terrain.
Keywords
[1] T. H. Wu, W. P. McKinnell III, and D. N. Swanston, “Strength of tree roots and landslides on Prince of Wales Island, Alaska,” Canadian Geotechnical Journal, vol. 16, no. 1, pp. 19–33, 1979.
[2] M. Aekjit, W. Mairaing, B. Kulsuwan, and M. Pansatan, “Root distribution in landslide area, Mae Phrong-Mae Phun Watershed, Uttaradit Province,” Naresuan University Engineering Journal, vol. 13, no. 2, pp. 156–162, 2018 (in Thai).
[3] A. Jotisankasa, Soil-bioengineering: Use of vegetation and soil engineering for erosion control and slope stabilization. 1st ed. Bangkok: Faculty of Engineering. Department of Civil Engineering. Kasetsart University, Bangkok, 2013 (in Thai).
[4] N. J. Coppin and I. G. Richards, Use of vegetation in civil engineering. Construction Industry Research & Information Association London. Butterworths: Ciria, 1990.
[5] N.S. Nilaweera and P. Nutalaya, “Role of tree roots in slope stabilisation,” Bulletin of Engineering Geology and the Environment, vol. 57, no. 4, pp. 337–342, 1999.
[6] B. Wolfgang, Methods of studying root systems, 33th ed. Springer, Science & Business Media, 2012.
[7] J. L. Maeght, B. Rewald, and A. Pierret. “How to study deep roots—and why it matters,” Frontiers in plant science, vol. 4, pp. 299, 2013.
[8] D. Amishev, L. R. Basher, C. J. Phillips, S. Hill, M. Marden, M. Bloomberg, and J. R. Moore, New forest management approaches to steep hills, Ministry for Primary Industries, 2014.
[9] J. C. Russ, The Image Processing Handbook, 6th ed. Raleigh, North Carolina, 2011.
[10] S. Klinsawang, T. Sumranwanich, A. Wannaro, and P. Saengwilai, “Effects of root hair length on potassium acquisition in rice (Oryza sativa L.).” Applied Ecology and Environmental Research, vol. 16, no. 2, pp. 1609–1620, 2018.
[11] F. T. Y. Leung. W.M.Yan, B. C. H. Hau, and L. G. Tham, “Root systems of native shrubd and tree in Hong Kong and their effect on enhancing alope stability,” Catena, vol. 125, pp. 102–110, 2015.
[12] Z. Mao, L. Saint-Andre, M. Genet, F. X. Mine, C. Jourdan, H. Rey, B. Courbaud, and A. Stokes, “Engineering ecological protection against landslides in diverse mountain forests: choosing cohesion models,” Ecological Engineering, vol. 45, pp. 55–69, 2012.
[13] R. Isaroranit and W. Mairaing, “Generalized Limit Equilibrium Development for Slope Stability Program by Generalized Limit Equilibrium,” in Proceeding the 8th National Convention on Civil Engineering, 2004, pp.178–183 (in Thai).
[14] J. C. Russ, The image processing handbook, 7th ed. Boca Raton, 2016.
[15] T. H. Wu, Investigation of Landslides on Prince of Wales Island, Ratrived from Columbus, Ohio, USA, 1976.
[16] D. H. Gray and H. Ohashi, “Mechanics of fiber reinforcement in sand,” Journal of geotechnical engineering, vol. 109, no. 3 , pp. 335–353, 1983.
[17] E. Comino and P. Marengo, “Root tensile strength of three shrub species: Rosa canina, Cotoneaster dammeri and Juniperus horizontalis: Soil reinforcement estimation by laboratory tests,” Catena, vol. 82, no. 3, pp. 227–235, 2010.
[18] T. Phantachang, D. Kwawtong, P. Roongan, and S. Nuanwongin, “Assessing the tensile strength of vetiver [Vetiveria Zizanioides] Root and soil reinforcement vetiver roots in slope stabilization,” UBU Engineering Journal, vol. 12, no. 2, pp. 99–111, 2018 (in Thai).
[19] P. Budaum and W. Mairaing, “Density and Dominace of Plants on Landuse in Landslide Areas,” in Proceeding of 14th KU KPS National Conference, 2017, pp. 420–429 (in Thai).
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2023.01.003
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all