การใช้ประโยชน์ ข้อมูลที่ได้มาจากการตรวจวัดระยะไกล

• การใช้ประโยชน์ ข้อมูลที่ได้มาจากการตรวจวัดระยะไกล

1.   การสำรวจทางโบราณคดีและมานุษยวิทยา (Archaeology and Anthropology Study)    ที่สำคัญคือ การสำรวจ ที่ตั้ง ของแหล่งโบราณสถาน ในพื้นที่ซึ่งยากต่อการเข้าถึงทางพื้นดิน รวมถึงที่อยู่ ใต้ผิวดินไม่ลึกมากนัก โดยมักใช้ข้อมูลที่ได้จากเรดาร์และเครื่องวัดการแผ่รังสีช่วง IR

2.    การรังวัดภาพและการทำแผนที่ (Photogrammetry and Cartography)    ที่สำคัญคือการทำ แผนที่แสดง ลักษณะภูมิประเทศ (topographic map) และ แผนที่แสดง ข้อมูลเฉพาะอย่าง (thematic map) ซึ่งมักต้องใช้เทคนิคทาง GIS เข้ามาช่วยด้วย

                                           

3.     การสำรวจทางธรณีวิทยา (Geological Survey) 

ที่สำคัญคือ การสำรวจโครงสร้างชั้นดินและชั้นหิน การสำรวจแหล่งแร่ การสำรวจแหล่งน้ำมัน  การสำรวจแหล่งน้ำใต้ดิน และ การสำรวจพื้นที่เขตภูเขาไฟและเขตแผ่นดินไหว           

                                       

4.     การศึกษาทางวิศวกรรมโยธา (Civil Engineering)

ที่สำคัญคือ การศึกษาพื้นที่ (site study) การวางผังระบบสาธารณูปโภค (infrastructure planning)   และ การวางแผนจัดระบบการขนส่งและการจราจร (transport and traffic planning)

5.  การศึกษาในภาคเกษตรและการจัดการป่าไม้ (Agricultural and Forestry Study)

ที่สำคัญมีอาทิเช่น การใช้ประโยชน์ที่ดินภาคเกษตร  การสำรวจคุณภาพดิน  การสำรวจความสมบูรณ์ของพืชพรรณ และ การตรวจสอบการใช้ประโยชน์และการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ป่าไม้ตามเวลา 

                               

6.   การวางผังเมือง (Urban planning)

ที่สำคัญมีอาทิเช่น การใช้ประโยชน์ที่ดินในเขตเมือง  การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและขนาดของเขตเมือง และการออกแบบพื้นที่เชิงภูมิสถาปัตย์ (landscape modeling) เป็นต้น

7.   การศึกษาแนวชายฝั่งและมหาสมุทร (Coastal and Oceanic Study) 

ที่สำคัญมีอาทิเช่น  การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและขนาดของเขตชายฝั่ง การจัดการพื้นที่ชายฝั่ง  และ  การศึกษาคุณสมบัติเชิงกายภาพและเชิงเคมีของน้ำทะเลระดับบน เช่น อุณหภูมิหรือความเค็ม เป็นต้น

8.   การติดตามตรวจสอบภัยธรรมชาติ (Natural Disaster Monitoring)

ที่สำคัญมีอาทิเช่น น้ำท่วมและแผ่นดินถล่ม การระเบิดของภูเขาไฟและแผ่นดินไหว การเกิดไฟป่า หรือ การเกิดไฟในแหล่งถ่านหินใต้ผิวดิน (subsurface coal fires) เป็นต้น

                                     

9.  การสำรวจบรรยากาศและงานวิจัยทางอุตุนิยมวิทยา (Atmospheric and Meteorological Study)

ที่สำคัญมีอาทิเช่น การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในช่วงสั้น  การศึกษาองค์ประกอบของอากาศที่ระดับความสูงต่าง ๆ เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ โอโซน รวมไปถึง การตรวจสอบการแปรปรวนของอากาศระดับล่าง เช่น การเกิดพายุขนาดใหญ่ หรือ พายุฝนฟ้าคะนอง เป็นต้น

                

                                               

10.  การหาข้อมูลเพื่อภารกิจทางทหาร (Military Services)

ที่สำคัญคือ การถ่ายภาพจากทางอากาศด้วยเครื่องบินสอดแนม (spy plane)  และ การสำรวจพื้นที่ที่สนใจ โดยใช้เครื่องตรวจวัดประสิทธิภาพสูงบนดาวเทียม

ข้อดีแและข้อด้อย ของการสำรวจระยะไกล RS

• ข้อดีแและข้อด้อย ของการสำรวจระยะไกล RS

การสำรวจระยะไกลมี ข้อดี อยู่หลายประการ ซึ่งเป็นประโยชน์มากต่อการศึกษาองค์ประกอบและ โครงสร้างของบรรยากาศและพื้นผิวโลก ทั้งในระดับ ท้องถิ่นและระดับโลก อาทิเช่น

1.  ตรวจวัดครอบคลุมพื้นที่ได้เป็น บริเวณกว้าง ในแต่ละครั้ง โดยเฉพาะการตรวจวัดจากอวกาศ   ทำให้มองภาพรวมได้ง่าย และได้ข้อมูลที่ค่อนข้างทันต่อเหตุการณ์

2.  ตรวจวัดได้ใน หลายระดับ ของ ความละเอียด ทั้งความละเอียดเชิงพื้นที่และความละเอียดเชิงรังสี  ขึ้นอยู่กับความสามารถของอุปกรณ์ และระดับความสูงของสถานีติดตั้ง เป็นสำคัญ

3.  ตรวจวัดได้ อย่างต่อเนื่อง ทั้งในช่วงกลางวันและช่วงกลางคืน โดยเฉพาะการตรวจวัดในช่วง เทอร์มอลอินฟราเรด และ ไมโครเวฟ ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้แสงอาทิตย์ช่วยในการสำรวจ

4.  ตรวจวัดได้ใน หลายช่วงคลื่น ไม่เฉพาะในช่วงแสงขาวที่ตาเรามองเห็นเท่านั้น ทำให้ได้ข้อมูล เกี่ยวกับวัตถุหรือพื้นที่ที่ศึกษา มากกว่าที่เรารับรู้ตามปกติมาก

5.  ตรวจวัดข้อมูลในพื้นที่ ที่เข้าถึงทางพื้นดินลำบาก ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้ต้องการเพียงสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มาจากพื้นที่ที่ศึกษา เท่านั้นในการทำงาน

สำหรับ ข้อด้อย ของการตรวจวัดจากระยะไกล ที่เห็นได้ชัดมีอาทิเช่น

1.  ต้องใช้ งบลงทุน ในเบื้องต้นและงบดำเนินการสูง โดยเฉพาะในการจัดหาสถานีติดตั้งและการสร้าง อุปกรณ์ตรวจวัด เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีระดับสูง

2.  ต้องใช้ บุคลากร ที่ได้รับการฝึกฝนมาโดยเฉพาะในการดำเนินงาน เนื่องจากต้องการผู้ที่มีความรู้พื้นฐานที่ดีมากพอสำหรับการ บริหารจัดการ ระบบและการ ใช้ประโยชน์ จากข้อมูลที่ได้

3.  ข้อมูลที่ได้บางครั้งยังขาด ความละเอียด เชิงพื้นที่มากพอ เนื่องมาจากเป็นการสำรวจจากระยะไกล   ทำให้การศึกษาในบางเรื่องอาจมีข้อจำกัดอยู่มากพอควร

4.  ข้อมูลที่ได้บางครั้งยังมี ความคลาดเคลื่อน อยู่สูง ซึ่งเกิดมาได้จากหลายสาเหตุ ทั้งส่วนที่เกิดมาจากความบกพร่องของตัวระบบเอง และส่วนที่เกิดมาจากสภาวะแวดล้อมขณะทำการตรวจวัด

ลักษณะการโคจรของดาวเทียม

•  ลักษณะการโคจรของดาวเทียม

1. การโคจรในแนวระนาบกับเส้นศูนย์สูตร (Geostationary or Earth synchronous)
การโคจรในแนวระนาบโคจรในแนวระนาบกับเส้นศูนย์สูตร สอดคล้องและมีความเร็วใน แนววงกลมเท่าความเร็วของโลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้ดาวเทียมเสมือนลอยนิ่งอยู่เหนือ ตำแหน่งเดิมเหนือผิวโลก(Geostationary or Earth synchronous)โดยทั่วไปโคจรห่างจากโลกประมาณ 36,000 กม. ซึ่งส่วนใหญ่ 

ได้แก่ ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา และดาวเทียมสื่อสาร

                        

2. การโคจรแนวเหนือ-ใต้ (Sun Synchronous)
โคจรในแนวเหนือ-ใต้รอบโลก ซึ่งสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์(Sun Synchronous)โดยโคจรผ่าน
แนวศูนย์สูตร ณ เวลาท้องถิ่นเดียวกัน โดยทั่วไปโคจรสูงจากพื้นโลกที่ระดับต่ำกว่า 2,000 กม.
ซึ่งมักเป็นดาวเทียมสำรวจทรัพยากรแผ่นดิน

การจำแนกดาวเทียมตามลักษณะการใช้ประโยชน์

• การจำแนกดาวเทียมตามลักษณะการใช้ประโยชน์

1. ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา(Meteorological Satellites) เช่น ดาวเทียม TIROS, NOAA, SMS/GOES, GMS, METEOSAT

ดาวเทียม NOAA

2. ดาวเทียมสื่อสาร(Communication Satellites) เช่น ดาวเทียม TELSTAR, PALAPA, INTELSAT

รูปดาวเทียม INTELSAT

3. ดาวเทียมสำรวจแผ่นดิน เช่น ดาวเทียม LANDSAT, SEASAT, SPOT, MOS, THAICHOTE

ดาวเทียม LANDSAT-8

ดาวเทียม THAICHOTE

4. ดาวเทียมหาตำแหน่งพิกัดบนผิวโลก       

คุณสมบัติของภาพจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากร

• คุณสมบัติของภาพจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากร

1.การบันทึกข้อมูลเป็นบริเวณกว้าง (Synoptic view) 
ภาพจากดาวเทียมภาพหนึ่งๆ ครอบคลุมพื้นที่กว้างทำให้ได้ข้อมูลในลักษณะต่อเนื่องในระยะเวลาบันทึกภาพสั้นๆ สามารถศึกษาสภาพแวดล้อมต่างๆ ในบริเวณกว้างขวางต่อเนื่องในเวลาเดียวกันทั้นภาพ เช่น ภาพจาก LANDSAT MSS และ TM หนึ่งภาพคลุมพื้นที่ 185X185 ตร.กม. หรือ 34,225 ตร.กม. ภาพจาก SPOT คลุมพื้นที่ 3,600 ตร.กม. เป็นต้น 

2.การบันทึกภาพได้หลายช่วงคลื่น 

ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรมีระบบกล้องสแกนเนอร์ ที่บันทึกภาพได้หลายช่วงคลื่นในบริเวณเดียวกัน ทั้งในช่วงคลื่นที่เห็นได้ด้วยตาเปล่า และช่วงคลื่นนอกเหนือสายตามนุษย์ ทำให้แยกวัตถุต่างๆ บนพื้นผิวโลกได้อย่างชัดเจน เช่น ระบบ TM มี 7 ช่วงคลื่น เป็นต้น


3. การบันทึกภาพบริเวณเดิม (Repetitive coverage)
 ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรมีวงโคจรจากเหนือลงใต้ และกลับมายังจุดเดิมในเวลาท้องถิ่นอย่างสม่ำเสมอและในช่วงเวลาที่แน่นอน เช่น LANDSAT ทุก ๆ 16 วัน MOS ทุกๆ 17 วัน เป็นต้น ทำให้ได้ข้อมูลบริเวณเดียวกันหลายๆ ช่วงเวลาที่ทันสมัยสามารถเปรียบเทียบและติดตามการเปลี่ยนแปลงต่างๆ บนพื้นผิวโลกได้เป็นอย่างดี และมีโอกาสที่จะได้ข้อมูลไม่มีเมฆปกคลุม

4. การให้รายละเอียดหลายระดับ
 ภาพจากดาวเทียมให้รายละเอียดหลายระดับ มีผลดีในการเลือกนำไปใช้ประโยชน์ในการศึกษาด้านต่างๆ ตามวัตถุประสงค์ เช่น ภาพจากดาวเทียม SPOT ระบบ PLA มีรายละเอียด 10 ม. สามารถศึกษาตัวเมือง เส้นทางคมนาคมระดับหมู่บ้าน ภาพสีระบบ MLA มีรายละเอียด 20 ม. ศึกษาการบุกรุกพื้นที่ป่าไม้เฉพาะจุดเล็กๆ และแหล่งน้ำขนาดเล็ก และภาพระบบ TM รายละเอียด 30 ม. ศึกษาสภาพการใช้ที่ดินระดับจังหวัด เป็นต้น

5.ภาพจากดาวเทียมสามารถให้ภาพสีผสม (False color composite) 
ได้หลายแบบ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ที่ต้องการขยายรายละเอียดเฉพาะเรื่องให้เด่นชัดเจน สามารถจำแนกหรือมีสีแตกต่างจากสิ่งแวดล้อม

6.การเน้นคุณภาพของภาพ (Image enhancement) 
ภาพจากดาวเทียมต้นฉบับสามารถนำมาปรับปรุงคุณภาพให้มีรายละเอียดเพิ่มขึ้น โดยการปรับเปลี่ยนค่าความเข้ม ระดับสีเทา เพื่อเน้นข้อมูลที่ต้องการศึกษาให้เด่นชัดขึ้น

Signature และการสะท้อนช่วงคลื่นของสิ่งปกคลุมผิวโลก

• Signature และการสะท้อนช่วงคลื่นของสิ่งปกคลุมผิวโลก

ปฏิสัมพันธ์ที่มีลักษณะเฉพาะตัวของวัตถุบนพื้นผิวโลกใด ๆ ทำให้เกิดคุณสมบัติของความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและวัตถุบนพื้นผิวโลก 4 ประการ ได้แก่

1) วัตถุต่างชนิดจะมีปฏิสัมพันธ์กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแตกต่างกัน กล่าวคือ ที่ช่วงคลื่นเดียวกัน อาคารสิ่งปลูกสร้างกับพืช จะมีปฏิสัมพันธ์กับช่วงคลื่นนั้นแตกต่างกัน

2) วัตถุชนิดเดียวกันจะมีปฏิสัมพันธ์กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างชนิดกันแตกต่างกัน กล่าวคือ พืชจะมีปฏิสัมพันธ์กับช่วงคลื่นของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต่างกันนั้นไม่เหมือนกัน

3) ลักษณะปฏิสัมพันธ์ของวัตถุชนิดเดียวกันกับพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงเวลาและสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ย่อมจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน เช่น ต้นข้าวที่ต่างวัย คือ ต้นอ่อน และที่กำลังออกรวง ย่อมมีลักษณะปฏิสัมพันธ์กับคลื่นที่ไม่เหมือนกัน

4) วัตถุชนิดเดียวกันจะมีปฏิสัมพันธ์กับพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสดงในรูปเส้นกราฟมีลักษณะเฉพาะตัว เรียกว่า “ลายเส้นเชิงคลื่น” หรือ “Signature” ซึ่งใช้ประโยชน์ในการตีความและจำแนกวัตถุต่าง ๆ ออกจากกัน

ลักษณะการสะท้อนของพืชใบเขียว

ลักษณะการสะท้อนของพืชใบเขียว องค์ประกอบสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงใน แต่ละช่วงคลื่น (Dominant factor controlling leaf reflectance) และองค์ประกอบสำคัญที่มี อิทธิพลต่อการดูดซับในช่วงคลื่นต่างๆ (Primary absorption bands)

1. ในช่วงคลื่น Visible
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ pigments (chlorophyll)
Chlorophyll จะดูดซับพลังงานที่ l 0.45 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีฟ้า) และ 0.65 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีแดง) ทั้งสองช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Chlorophyll Absorption Bands
พืชมีการสะท้อนแสงมากที่ l 0.54 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีเขียว)

2. ในช่วงคลื่น Near Infrared
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ โครงสร้างของใบพืช
พืชจะมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 0.75-1.3 ไมโครเมตร
Reflection ประมาณ 45-50 %, Transmission ประมาณ 45-50%, Absorption ประมาณ 5% ในช่วงคลื่น Near Infraredพืชแต่ละชนิดมีโครงสร้างใบที่ต่างกัน การสะท้อนแสงจึงต่างกันด้วย
ความหนาแน่นของใบ การเรียงตัวของใบก็มีผลเช่นกัน

3. ในช่วงคลื่น Middle infrared
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ ความชื้นและน้ำในใบของพืช
พืชมีการสะท้อนแสงน้อยที่ l 1.4, 1.9 และ 2.7 ไมโครเมตร ทั้งสามช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Water Absorption Bandsพืชมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 1.6 และ 2.2 ไมโครเมตร

ลักษณะการสะท้อนคลื่นแสงของดิน

ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อดินและความชื้นในดินเมื่อความชื้นในดินสูง ย่อมมีการ Absorbed สูง และมีการ Reflected ต่ำ องค์ประกอบด้านเนื้อดินสัมพันธ์กับความชื้นในดิน แบ่งตามอนุภาคของดิน ดินเหนียว ขนาดอนุภาคดิน เส้นผ่าศูนย์กลาง < 0.002 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า ทรายแป้ง ขนาดอนุภาคดิน 0.002 < เส้นผ่าศูนย์กลาง< 0.05 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า ทราย ขนาดอนุภาคดิน 0.05 < เส้นผ่าศูนย์กลาง < 2.00 mm.ปริมาณความชื้นลดลง การสะท้อนมีมากขึ้นความชื้นในดินมากขึ้น การดูดซับจะเพิ่มขึ้น และการสะท้อนจะลดลง เนื้อดินที่มีขนาดเล็ก สะท้อนแสงได้ดีกว่า เนื้อดินขนาดใหญ่ พื้นผิวที่ขรุขระ สะท้อนแสงได้ ไม่ดีเท่าผิวหน้าดินที่ค่อนข้างเรียบ ปริมาณอินทรียวัตถุเพิ่มขึ้นในดิน การสะท้อนแสงจะ ลดต่ำลงปริมาณเหล็กออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น การสะท้อนแสงจะลดต่ำลงเช่นกันและสำหรับดินที่มีส่วนผสมเป็นดินเหนียว ธาตุ hydroxyl มีอิทธิพลในการดูดซับพลังงานใน ช่วงคลื่น1.4 และ 2.2 ไมโครเมตร

ลักษณะคลื่นแสงของน้ำ

ลักษณะคลื่นแสงของน้ำ

การสะท้อนของแสงขึ้นกับ คุณภาพของน้ำ และสภาพของน้ำ
การหาขอบเขตของน้ำ สามารถใช้ near-infrared เพราะน้ำดูดซับ EM ตั้งแต่ 0.8 ไมโครเมตร                                   ขึ้นไปการศึกษาคุณภาพน้ำหรือสภาพน้ำใช้ visible เพราะ น้ำสะท้อนแสงได้ที่                                                           0.4-0.75 ไมโครเมตร น้ำที่ขุ่นจะสะท้อนแสงได้มากกว่าน้ำใส เพราะ มี Back scattering                                     (การกระจัดกระจายกลับ)พืชที่ปนอยู่ในน้ำ chlorophyll ทำให้เกิดการดูดซับพลังงานมาก                                   ขึ้น การสะท้อนจะลดลง

การวิเคราะห์ข้อมูล (data analysis)

การวิเคราะห์ข้อมูล (data analysis)                                     

 ภาพถ่ายดาวเทียม ประกอบด้วยวิธีการ ดังต่อไปนี้ 

       

         1. การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยสายตา (visual interpretation) 

เป็นการแปลตีความจากลักษณะองค์ประกอบของภาพ โดยอาศัยการพิจารณาปัจจัยด้านต่างๆ ได้แก่ สี (color, shade, tone) เงา (shadow) รูปทรง (fron) ขนาดของวัตถุ (size) รูปแบบ (pattern) ลวดลายหรือ ลักษณะเฉพาะ (texture) และองค์ประกอบทางพื้นที่ (spatial components) ซึ่งเป็นหลักการตีความ เช่นเดียวกับการแปลภาพถ่ายทางอากาศ

        2.การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ (digital analysis and image processing) 

เป็นการตีความ ค้นหาข้อมูลส่วนที่ต้องการ โดยอาศัยหลักการทางคณิตศาสตร์และสถิติ ซึ่งการที่มีข้อมูลจำนวนมากจึงไม่สะดวกที่จะทำการคำนวณด้วยมือได้ดังนั้นจึงมีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้ ช่วยให้รวดเร็วในการประมวลผล มีวิธีการแปลหรือจำแนกประเภทข้อมูลได้ 2 วิธีหลัก คือ

2.1.การแปลแบบกำกับดูแล (supervised classification)
หมายถึง การที่ผู้แปล เป็นผู้กำหนดตัวอย่างของประเภทข้อมูลให้แก่คอมพิวเตอร์ โดยใช้การเลือกพื้นที่ตัวอย่าง (traning areas) จากความรู้ด้านต่างๆเกี่ยวกับพื้นที่ศึกษา รวมทั้งจากการสำรวจภาคสนาม 
                                                                                        

2.2.การแปลแบบไม่กำกับดูแล (unsupervised classification)
เป็นวิธีการที่ผู้แปลกำหนดให้คอมพิวเตอร์แปลข้อมูลเอง โดยใช้หลักการทางสถิติ เพียงแต่ผู้แปลกำหนดจำนวน ประเภทข้อมูล (classes) ให้แก่เครื่อง โดยไม่ต้องเลือกพื้นที่ตัวอย่างให้ ผลลัพธ์จากการแปลจะต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องและความน่าเชื่อถือ ก่อนนำไปใช้งานโดยการเปรียบเทียบกับสภาพจริงหรือข้อมูลที่น่าเชื่อถือได้ โดยวิธีการทางสถิติ