Drought Risk Prediction based on Land Use Modeling in Mae Na Rue Watershed under a Shortage of Essential Indicators

Abstract

Drought is a natural disaster that severely impacts the agricultural sector and people's livelihoods, especially in northern Thailand, where the terrain consists of complex mountains and communities rely primarily on small water resources. This research has three main objectives: (1) to analyze satellite imagery for drought risk areas using spatial indices such as NDVI, VCI, NMDI, and NDWI, which reflect moisture and drought levels in the study area of Mae Na Ruea Subdistrict, Mueang Phayao District, Phayao Province, combined with rainfall and land-use data; (2) to examine the correlation between these indices and factors influencing drought-prone areas using Pearson’s correlation and the Weka model, assessing the relationship between spatial indices and physical factors, as well as developing a drought risk classification model using Weka; and (3) to predict future drought risk areas and their impact on land-use changes, including forecasting drought trends and land-use patterns for the year 2032. The results indicate that NDVI and VCI indices exhibit statistically significant correlations with the physical factors of the area and can be effectively applied to assess drought risk. Pearson’s correlation analysis revealed relationships between the indices and various influencing factors, while the Weka model demonstrated predictive capabilities for drought conditions and identified key drought-related variables. Land-use trend analysis showed that agricultural areas, including paddy fields, croplands, perennial trees, and orchards, are at high risk of drought, particularly during summer and winter, highlighting the vulnerability of agricultural systems dependent on natural water resources. The findings of this study can serve as a guideline for efficient water resource management, crop planning aligned with climatic conditions, and community preparedness to sustainably mitigate future drought risks.

ภัยแล้งเป็นภัยธรรมชาติที่ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อภาคการเกษตรและการดำรงชีวิตของประชาชน โดยเฉพาะในพื้นที่ภาคเหนือของประเทศไทย ซึ่งมีภูมิประเทศเป็นภูเขาสลับซับซ้อน และการพึ่งพาทรัพยากรน้ำจากแหล่งน้ำขนาดเล็กเป็นหลัก การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์หลัก 3 ประการ ได้แก่ (1) เพื่อนำภาพถ่ายดาวเทียมมาวิเคราะห์เพื่อหาพื้นที่เสี่ยงภัยแห้งแล้งด้วยการใช้ดัชนี การวิเคราะห์พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดภัยแล้งโดยการประยุกต์ใช้ข้อมูลภาพถ่ายจากดาวเทียมร่วมกับดัชนีเชิงพื้นที่ ได้แก่ NDVI, VCI, NMDI และ NDWI ซึ่งสะท้อนระดับความชื้นและความแห้งแล้งในพื้นที่ศึกษาตำบลแม่นาเรือ อำเภอเมืองพะเยา จังหวัดพะเยา และการวิเคราะห์ข้อมูลร่วมกับข้อมูลปริมาณน้ำฝนและข้อมูลการใช้ที่ดิน (2) เพื่อวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ของดัชนี และปัจจัยที่ส่งผลต่อพื้นที่ที่แห้งแล้ง โดยใช้วิธีคิดแบบหาความสัมพันธ์ (Pearson's Correlation) และแบบจำลอง Weka การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีเชิงพื้นที่กับปัจจัยทางกายภาพในพื้นที่ เพื่อประเมินระดับความสัมพันธ์ของข้อมูล และการพัฒนารูปแบบจำแนกประเภทพื้นที่เสี่ยงภัยแล้งโดยใช้โปรแกรม Weka และ (3) เพื่อคาดการณ์พื้นที่เสี่ยงภัยแห้งแล้งที่จะเกิดขึ้นในอนาคต ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงกับการใช้ที่ดินที่จะเกิดขึ้น การคาดการณ์แนวโน้มการเกิดภัยแล้ง รวมถึงการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการใช้ที่ดินในปี พ.ศ. 2575 ผลการวิจัยพบว่า ดัชนี NDVI และ VCI มีความสัมพันธ์ในระดับนัยสำคัญทางสถิติกับปัจจัยทางกายภาพของพื้นที่ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการประเมินความเสี่ยงของพื้นที่ต่อการเกิดภัยแล้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ผลการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แบบเพียร์สันเผยให้เห็นข้อมูลที่แสดงถึงความสัมพันธ์ของดัชนีกับปัจจัยต่าง ๆ ในพื้นที่ ขณะที่การใช้โปรแกรม Weka สามารถแสดงผลการคาดการณ์ความแห้งแล้งและระบุข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กับภัยแล้งในพื้นที่ได้ ผลการวิเคราะห์แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินพบว่า พื้นที่เกษตรกรรมประเภทพื้นที่นา พืชไร่ ไม้ยืนต้น และไม้ผล มีความเสี่ยงสูงต่อการเกิดภัยแล้ง โดยเฉพาะในฤดูร้อนและฤดูหนาว ซึ่งสะท้อนถึงความเปราะบางของระบบการผลิตทางการเกษตรที่พึ่งพาทรัพยากรน้ำจากธรรมชาติเป็นหลัก ข้อมูลจากการวิจัยสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผนบริหารจัดการทรัพยากรน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ การกำหนดระยะเวลาการเพาะปลูกที่สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศ และการเตรียมความพร้อมของชุมชนในการรับมือกับสถานการณ์ภัยแล้งในอนาคตอย่างยั่งยืน