ระบบรีโมทเซนซิง

• ระบบรีโมทเซนซิง            

แบ่งตามแหล่งกำเนิดพลังงานที่ก่อให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มี 2 กลุ่มใหญ่ คือ 

       
 1.  Passive remote sensing เป็นระบบที่ใช้กันกว้างขวางตั้งแต่เริ่มแรกจนถึงปัจจุบัน โดยมีแหล่ง พลังงานที่เกิดตามธรรมชาติ คือ ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงาน ระบบนี้จะรับและบันทึกข้อมูลได้ ส่วนใหญ่ในเวลากลางวัน และมีข้อจำกัดด้านภาวะอากาศ ไม่สามารถรับข้อมูลได้ในฤดูฝน หรือเมื่อมีเมฆ หมอก ฝน
        
2.  Active remote sensing เป็นระบบที่แหล่งพลังงานเกิดจากการสร้างขึ้นในตัวของเครื่องมือสำรวจ เช่น ช่วงคลื่นไมโครเวฟที่สร้างในระบบเรดาห์ แล้วส่งพลังงานนั้นไปยังพื้นที่เป้าหมาย ระบบนี้ สามารถทำการรับและบันทึกข้อมูล ได้โดยไม่มีข้อจำกัดด้านเวลา หรือ ด้านสภาวะภูมิอากาศ คือสามารถรับส่งสัญญาณได้ทั้งกลางวันและกลางคืน อีกทั้งยังสามารถทะลุผ่านกลุ่มเมฆ หมอก ฝนได้ในทุกฤดูกาล ในช่วงแรกระบบ passive remote sensing ได้รับการพัฒนามาก่อน และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ส่วนระบบ active remote sensing มีการพัฒนาจากวงการทหาร แล้วจึงเผยแพร่เทคโนโลยีนี้ต่อกิจการพลเรือนในช่วงหลังการสำรวจในด้านนี้ได้รับความสนใจมากขึ้นโดยเฉพาะกับประเทศในเขตร้อนที่มีปัญหาเมฆ หมอก ปกคลุมอยู่เป็นประจำ 

กระบวนการ การสำรวจระยะไกล

• กระบวนการ การสำรวจระยะไกล

      การได้รับข้อมูล (Data acquisition) เป็นกระบวนการบันทึกพลังงานที่สะท้อนหรือส่งผ่านของวัตถุโดยเครื่องมือบันทึกข้อมูลบนยานสำรวจ (platform) แล้วส่งข้อมูลเหล่านั้นไปยังสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดิน เพื่อผ่านกรรมวิธีการผลิตเป็นข้อมูล ซึ่งข้อมูลผลลัพธ์อยู่ได้ทั้งในรูปแบบของภาพถ่ายและข้อมูลเชิงตัวเลข ประกอบไปด้วย
1) แหล่งพลังงาน คือ ดวงอาทิตย์
2) การเคลื่อนที่ของพลังงาน (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ผ่านชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งจะมีพลังงานบางส่วนต้องเปลี่ยนแปลง ไปตามสภาพของชั้นบรรยากาศโลก
3) ลักษณะผิวหน้าของโลก ซึ่งพลังงานที่ผ่านชั้นบรรยากาศมาแล้วจะทำปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก
4) ระบบถ่ายภาพหรือระบบการบันทึกข้อมูล ซึ่งความละเอียดของภาพขึ้นกับระดับความสูงของวงโคจร ความสามารถของระบบที่บันทึก และสภาพบรรยากาศของโลกขณะพลังงานสะท้อนกลับ
5) ผลิตภัณฑ์ข้อมูล เป็นข้อมูลที่ได้รับทั้งในแบบข้อมูลเชิงตัวเลขและรูปภาพ

การวิเคราะห์ข้อมูล (Data analysis)
ประกอบด้วยการวิเคราะห์ข้อมูล การแปลตีความ การผลิต และการนำไปใช้

6) กระบวนการแปลภาพ ซึ่งอาจใช้ทั้งวิธีด้วยสายตา และ/หรือ ด้วยคอมพิวเตอร์
7) ผลิตภัณฑ์สารสนเทศ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation)

• คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation)

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบหนึ่งการถ่ายเทพลังงาน จากแหล่งที่มีพลังงานสูงแผ่รังสีออกไปรอบๆ โดยมีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ ความยาวคลื่น (l) โดยอาจวัดเป็น nanometer (nm) หรือ micrometer (mm) และ ความถี่คลื่น (f) ซึ่งจะวัดเป็น hertz (Hz) โดยคุณสมบัติทั้งสองมีความสัมพันธ์ผ่านค่าความเร็วแสง ในรูป c = fl 

      พลังงานของคลื่น พิจารณาเป็นความเข้มของกำลังงาน หรือฟลักซ์ของการแผ่รังสี (มีหน่วยเป็น พลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ = Joule s-1 m-2 = watt m-2) ซึ่งอาจวัดจากความเข้มที่เปล่งออกมา (radiance) หรือความเข้มที่ตกกระทบ (irradiance)




 จากภาพเป็นการแสดงช่วงความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเครื่องมือวัด (Sensor) ของดาวเทียมหรืออุปกรณ์ตรวจวัดจะออกแบบมาให้เหมาะสมกับช่วงความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นต่างกัน เช่น

• ช่วงรังสีแกมมา (gamma ray : l < 0.1 nm) และช่วงรังสีเอ็กซ์ (x-ray : 0.1 nm < l < 300 nm) เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง แผ่รังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ หรือจากสารกัมมันตรังสี
• ช่วงอัลตราไวโอเลต เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง เป็นอันตรายต่อเซลสิ่งมีชีวิต
• ช่วงคลื่นแสง เป็นช่วงคลื่นที่ตามนุษย์รับรู้ได้ ประกอบด้วยแสงสีม่วง ไล่ลงมาจนถึงแสงสีแดง
• ช่วงอินฟราเรด เป็นช่วงคลื่นที่มีพลังงานต่ำ ตามนุษย์มองไม่เห็น จำแนกออกเป็น อินฟราเรดคลื่นสั้น และอินฟราเรดคลื่นความร้อน
  • Near Infrared (NIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 0.7 ถึง 1.5 µm.
  • Short Wavelength Infrared (SWIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 1.5 ถึง 3 µm.
  • Mid Wavelength Infrared (MWIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 3 ถึง 8 µm.
  • Long Wavelength Infrared (LWIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 8 ถึง 15 µm.
  • Far Infrared (FIR) ความยาวคลื่นจะมากกว่า 15 µm.
• ช่วงคลื่นวิทยุ (radio wave) เป็นช่วงคลื่นที่เกิดจากการสั่นของผลึกเนื่องจากได้รับสนามไฟฟ้า หรือเกิดจากการสลับขั้วไฟฟ้า สำหรับในช่วงไมโครเวฟ มีการให้ชื่อเฉพาะ เช่น
  • P band ความถี่อยู่ในช่วง 0.3 - 1 GHz (30 - 100 cm)
  • L band ความถี่อยู่ในช่วง 1 - 2 GHz (15 - 30 cm)
  • S band ความถี่อยู่ในช่วง 2 - 4 GHz (7.5 - 15 cm)
  • C band ความถี่อยู่ในช่วง 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm)
  • X band ความถี่อยู่ในช่วง 8 - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm)
  • Ku band ความถี่อยู่ในช่วง 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm)
  • K band ความถี่อยู่ในช่วง 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm)
  • Ka band ความถี่อยู่ในช่วง 26.5 - 40 GHz (0.75 - 1.1 cm

ความยาวช่วงคลื่นและความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิ 6,000 K จะแผ่พลังงานในช่วงคลื่นแสงมากที่สุด วัตถุต่างๆ บนพื้นโลกส่วนมากจะมีอุณหภูมิประมาณ 300 K จะแผ่พลังงานในช่วงอินฟราเรดความร้อนมากที่สุด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ จะถูกโมเลกุลอากาศ และฝุ่นละอองในอากาศดูดกลืน และขวางไว้ทำให้คลื่นกระเจิงคลื่นออกไป คลื่นส่วนที่กระทบถูกวัตถุจะสะท้อนกลับ และเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศมาตกสู่อุปกรณ์วัดคลื่น

เนื่องจากวัตถุต่างๆ มีคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ช่วงคลื่นต่างๆ ไม่เหมือนกัน ดังนั้นเราจึงสามารถใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการสำรวจจากระยะไกลได้ รูปต่อไปนี้แสดงลักษณะการสะท้อนแสงเปรียบเทียบระหว่างวัตถุต่างชนิดกันที่ช่วงคลื่นต่างๆ กัน ความสามารถในการสะท้อนแสงของวัตถุต่างๆ บนพื้นโลกสามารถสรุปได้ดังนี้

• น้ำสะท้อนแสงในช่วงแสงสีน้ำเงินได้ดี และดูดกลืนคลื่นในช่วงอื่นๆ และให้สังเกตว่าน้ำจะดูดกลืนคลื่น IR ช่วง 0.91 mm ในช่วงนี้ได้ดีมาก
• ดินสะท้อนแสงในช่วงคลื่นแสงได้ดีทุกสี
• พืชสะท้อนแสงช่วงสีเขียวได้ดี และสะท้อนช่วงอินฟราเรดได้ดีกว่าน้ำและดินมาก

ที่มา : http://www.gisthai.org/about-gis/electromagnetic.html

พัฒนาการและองค์ประกอบของการสำรวจระยะไกล

• พัฒนาการของระบบการตรวจวัดจากระยะไกล

โดยทั่วไป ความก้าวหน้า ของเทคนิคการตรวจวัดจากระยะไกล จะขึ้นกับพัฒนาการของตัวแปรหลัก 3 ตัว คือ

        1. สถานีติดตั้ง (platform) 

        2. เครื่องตรวจวัด (remote sensor) และ 

        3. ระบบการประมวลผลข้อมูล (processing system)

         

 ทั้งนี้ พัฒนาการของ สถานี ติดตั้งที่สำคัญคือการเกิดขึ้นของ เครื่องบิน (airplane) ใน ค.ศ.1903 และ ดาวเทียม (satellite) ในปี ค.ศ.1957 ส่วนพัฒนาการของระบบการ ประมวลผล ข้อมูลที่สำคัญคือ การเกิดขึ้นของ ระบบคอมพิวเตอร์ แบบ main frame ในช่วงยุค1960s-70s และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในยุค 1980s

              โดยทั่วไป เราสามารถแบ่ง พัฒนาการ ของระบบ RS ออกได้เป็น 2 ช่วงหลักคือ

    

               1.   ช่วงก่อนปี ค.ศ.1960

                              เรียกว่าเป็นยุคของ การสำรวจทางอากาศ โดยมี เครื่องบินและบอลลูน เป็นสถานีติดตั้งที่สำคัญสำหรับเทคนิคการตรวจวัดที่ใช้งานกันมากที่สุดคือ การถ่ายภาพทางอากาศ (aerial photography)

               2.   ช่วงตั้งแต่ปี ค.ศ.1960 เป็นต้นมา 

                             เรียกว่าเป็นยุคของ การสำรวจจากอวกาศ (space age) หรือ ยุคดาวเทียม เนื่องจาก อุปกรณ์การตรวจวัดที่สำคัญมักจะติดตั้งไว้บน ดาวเทียม ซึ่งโคจรอยู่รอบโลกที่ระดับความสูงต่าง ๆ กัน

• องค์ประกอบของระบบ RS

 การตรวจวัดจากระยะไกลออกได้เป็น 3 ส่วนหลัก 

1.  แหล่งข้อมูลของการตรวจวัด (Sources) :ในที่นี้คือ พื้นผิวและบรรยากาศของโลก

2.  อุปกรณ์การตรวจวัดจากระยะไกล (Remote Sensor) : ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อ

3.  ระบบการประมวลผลข้อมูล (Data Processing System) : ใช้ผู้ปฏิบัติการและระบบคอมพิวเตอร์

                ในช่วงแรก ๆ คำว่า “Remote Sensing” จะใช้มากในการศึกษาและวิจัยทางภูมิศาสตร์โดยเฉพาะการรังวัดภาพถ่าย(photogrammetry) และการแปลภาพถ่ายทางอากาศและภาพดาวเทียมด้วยสายตา เป็นหลัก  (เนื่องจากระบบคอมพิวเตอร์ยังไม่พัฒนามากนัก)

                 อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ยุค 1970s เป็นต้นมา คำนี้มักถูกใช้กับงานสำรวจโดยอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้บน ดาวเทียมสำรวจแผ่นดิน (land observation satellite) เช่น Landsat หรือ SPOT และดาวเทียมสำรวจสภาพอากาศของโลก (weather satellite) เป็นหลัก เช่น GOES, GMS หรือ NOAAเป็นต้น

               สังเกตว่า “ดวงตา (eyes)” ของเรา อาจถือเป็นอุปกรณ์การสำรวจระยะไกลประเภทหนึ่ง โดยมีสมองของเราทำงานคล้ายกับเป็น หน่วยประมวลผล (processing unit) หรือหน่วยแปลความหมายของข้อมูลที่ได้รับผ่านสายตาของเรามา (มันทำงานคล้ายกล้องถ่ายรูป)

  ลำดับการพัฒนาของ เทคโนโลยี ที่เกี่ยวข้องกับ ระบบ RS ในช่วง ค.ศ. 1860-1960

ลำดับการพัฒนาของ เทคโนโลยี ที่เกี่ยวข้องกับ ระบบ RS ในช่วง ค.ศ. 1950-ปัจจุบัน

ความเป็นมาของการสำรวจระยะไกล

• ความเป็นมาของการสำรวจทรัพยากรด้วยดาวเทียมในประเทศไทย

                ประเทศไทยได้เข้าร่วมโครงการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติด้วยดาวเทียม ขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา(NASA) ตามมติคณะรัฐมนตรีเมื่อเดือนกันยายน 2514 ให้แต่งตั้งคณะกรรมการแห่งชาติว่าด้วย การประสานงานการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติด้วยดาวเทียมและหอปฏิบัติการลอยฟ้า ซึ่งประกอบด้วยกรรมการจากหน่วยงานราชการต่างที่เกี่ยวข้อง มีหน้าที่ในการกำหนดนโยบาย วางแผน ประสานงาน เกี่ยวกับการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติด้วยดาวเทียมของประเทศไทยตลอดจนส่งเสริมสนับสนุนอุปกรณ์ และการฝึกอบรมเพื่อเสริมสร้างบุคลากร ในด้านการจัดการทรัพยากรต่างๆ โดยได้แต่งตั้งคณะอนุกรรมการต่างๆ อาทิ คณะอนุกรรมการวางแผนและติดตามผล คณะอนุกรรมการการเกษตร ป่าไม้และ การใช้ที่ดิน คณะอนุกรรมการธรณีวิทยา อุทกวิทยา สมุทรศาสตร์และสิ่งแวดล้อม คณะอนุกรรมการประสานงานการจัดตั้งสถานีรับสัญญาณจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากร และคณะอนุกรรมการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อปฎิบัติงานและประสานงานการนำข้อมูลจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากรไปประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เพื่อเป็นข้อมูลพื้นฐานในการพัฒนาประเทศอย่างกว้างขวาง และเป็นผลดียิ่ง เช่น ป่าไม้ การใช้ที่ดิน การเกษตร ธรณีวิทยา อุทกวิทยา สมุทรศาสตร์ และสิ่งแวดล้อม

                ปลายปี 2524 ประเทศไทยได้จัดตั้ง สถานีรับสัญญาณดาวเทียมสำรวจภาคพื้นดินเป็นแห่งแรกในภูมิภาคเอเซียตะวันออกเฉียงใต้ ตั้งอยู่ในเขตลาดกระบัง มีรัศมีขอบข่ายการรับสัญญาณประมาณ2,800 กม. ซึ่งครอบคลุม 17 ประเทศ ดังนี้ ไทย อินโดนีเซีย ฟิลิปปินส์ สิงคโปร์ มาเลเซีย พม่า กัมพูชา เวียดนาม ลาว บังกลาเทศ ภูฏาน เนปาล อินเดีย บรูไน ศรีลังกา ไต้หวัน สาธารณรัฐประชาชนจีน และ ฮ่องกง สถานีรับฯ นี้ สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียม LANDSAT 3 และดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา GMSและ NOAA
                ปลายปี 2530 สถานีรับสัญญาณดาวเทียมภาคพื้นดินได้รับการพัฒนาปรับปรุงให้สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมรายละเอียดสูง คือ ระบบ Thematic Mapper ของดาวเทียม LANDSAT - 5 ซึ่ง มีรายละเอียด 30 ม. และระบบ HRV ของดาวเทียม SPOT มีรายละเอียดภาพ 20 ม. ในภาพสี และ 10 ม.ในภาพขาวดำ นอกจากนี้ สถานีรับฯ ยังรับสัญญาณดาวเทียม MOS1 ของญี่ปุ่นที่มีรายละเอียด 50 ม.

" ประเทศไทยได้จัดตั้ง สถานีรับสัญญาณดาวเทียม  อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี"

•    การสำรวจทรัพยากรด้วยดาวเทียมในประเทศไทย

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ(องค์การมหาชน) (สทอภ.)

Geo-Informatics and Space Technology Development Agency(Public Organization) (GISTDA)

HTTP://WWW.GISTDA.OR.TH

 5 มหาวิทยาลัย 

1. มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

2. มหาวิทยาลัยขอนแก่น 

3. มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

4.  มหาวิทยาลัยบูรพา

5. มหาวิทยาลัยนเรศวร

ความหมายการสำรวจระยะไกล

การสำรวจระยะไกล ( Remote Sensing : RS )

• ความหมายของคำว่า “Remote Sensing”  

“Remote Sensing” เป็นศาสตร์ของการศึกษาโครงสร้างและองค์ประกอบของพื้นผิวโลกและบรรยากาศโลกจากระยะไกล โดยอาศัยอุปกรณ์การตรวจวัด ซึ่งใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อในการได้มาซึ่งข้อมูล เช่น กล้องถ่ายภาพทางอากาศ หรือ เครื่องกวาดภาพ ที่ติดตั้งไว้บนดาวเทียม เป็นต้น

  สำหรับชื่อเรียกคำนี้ใน ภาษาไทย ที่นิยมใช้กันมาก มีอยู่ 3 แบบ คือ

               1. การรับรู้จากระยะไกล (ราชบัณฑิตฯ)       2. การสำรวจข้อมูลจากระยะไกล

               3. การตรวจวัดข้อมูลจากระยะไกล                     4. โทรสัมผัส

• คำจำกัดความของ “Remote Sensing”

  สำหรับ คำจำกัดความ ของคำนี้ ที่เป็น ภาษาไทย มีเช่น

วิทยาศาสตร์และศิลปะของการได้มาซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับ วัตถุ พื้นที่ หรือ ปรากฏการณ์ จากเครื่องบันทึกข้อมูล    โดยปราศจากการเข้าไปสัมผัสวัตถุเป้าหมาย ทั้งนี้โดยอาศัยคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อ ในการได้มาของข้อมูล   (สุรชัย รัตนเสริมพงศ์ 2536)

• คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อในการได้มาของข้อมูล3 ลักษณะ คือ

1.คลื่นรังสี (Spectral)
2.รูปทรงสัณฐานของวัตถุบนพื้นผิวโลก (Spatial) 
3.การเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา (Temporal)

       ในการทำแผนที่หรือการสำรวจสิ่งปกคลุมดินได้มีการนำ RS มาใช้ เช่น ภาพถ่ายทางอากาศ และภาพถ่ายดาวเทียม ทำให้ข้อมุลที่ได้มีความถูกต้องมากขึ้น และลดระยะเวลาในการทำงาน ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมมีทั้งรายละเอียดต่ำ ปานกลาง และสูง เช่น ภาพถ่ายดาวเทียม LANDSAT-7 ETM+ มีรายละเอียดปานกลาง หรือ ภาพถ่ายดาวเทียมราบละเอียดสูง ได้แก่ IKONOS หรือ QuickBird