....................................................................
ที่มาของภาพถ่ายดาวเทียม
ภาพถ่ายดาวเทียมเกิดจากการบันทึกสัญญาณชนิดหนึ่งที่ตกกระทบไปยังวัตถุต่างๆ บนพื้นโลก และสะท้อนกลับมายังอุปกรณ์บันทึกบนดาวเทียม ซึ่งสัญญาณที่สะท้อนกลับนี้ ก็คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นเอง หากแบ่งระบบการบันทึกสัญญาณของกล้องตามแหล่งกำเนิดพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ระบบการบันทึกภาพของดาวเทียมสำรวจทรัพยากร แบ่งออกเป็น 2 ระบบ คือ
1.ระบบพาสซีฟ (Passive System) มีแหล่งกำเนิดจากธรรมชาติ คือ ดวงอาทิตย์ เช่น ดาวเทียม THEOS
2.ระบบแอกทีฟ (Active System) มีการสร้างขึ้นด้วยตัวดาวเทียมเอง เช่น ดาวเทียม RADARSAT
เมื่อวัตถุมีขนาด รูปร่าง หรือพื้นผิว ที่แตกต่างกัน ก็จะทำให้ได้สัญญาณที่บันทึกแตกต่างกันด้วย ทำให้เราสามารถแยกแยะวัตถุต่างๆ บนภาพออกจากกันได้ เช่น พื้นดิน พื้นน้ำ หรือสิ่งปลูกสร้าง เป็นต้น
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะถูกแบ่งออกเป็นช่วงๆ ตามความยาวคลื่น ซึ่งแต่ละช่วงจะมีคุณสมบัติและประโยชน์แตกต่างกัน โดยช่วงคลื่นที่นิยมนำมาใช้สำหรับภาพถ่ายดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ ได้แก่ ช่วงคลื่นที่ตามองเห็น (visible) และช่วงคลื่นอินฟราเรด (infrared) เป็นต้น
ช่วงคลื่นที่ตามองเห็น ประกอบด้วย
- ช่วงคลื่นสีน้ำเงิน (Blue) มีความยาวคลื่นประมาณ 0.4-0.5 ไมโครเมตร จะสะท้อนพลังงานได้ดีในพื้นที่น้ำ เมื่อนำค่าของระดับพลังงานที่บันทึกได้ไปแสดง จะทำให้เห็นระดับสีของพื้นที่น้ำ เด่นชัดกว่าพื้นดินและป่าไม้
- ช่วงคลื่นสีเขียว (Green) มีความยาวคลื่นประมาณ 0.5-0.6 ไมโครเมตร จะสะท้อนพลังงานได้ดีในพื้นที่ป่า โดยคลอโรฟิลล์ในใบพืชจะดูดซับพลังงานในช่วงคลื่นสีน้ำเงินและสีแดง และมีค่าการสะท้อนสูงในช่วงคลื่นสีเขียว เมื่อนำค่าของระดับพลังงานที่บันทึกได้ไปแสดง จะทำให้เห็นระดับสีของพื้นที่ป่า เด่นชัดกว่าพื้นน้ำและพื้นดิน
- ช่วงคลื่นสีแดง (Red) มีความยาวคลื่นประมาณ 0.6-0.7 ไมโครเมตร จะสะท้อนพลังงานได้ดีในพื้นที่ดิน เนื่องจากมีโครงสร้างและแร่ธาตุที่เป็นส่วนประกอบของดินเหมาะสมกับคุณสมบัติการสะท้อนของช่วงคลื่นสีแดง เมื่อนำค่าของระดับพลังงานที่บันทึกได้ไปแสดง จะทำให้เห็นระดับสีของพื้นที่ดิน เด่นชัดกว่าพื้นน้ำและป่าไม้
ช่วงคลื่นอินฟราเรด เช่น
- ช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้ (Near Infrared) มีความยาวคลื่นประมาณ 0.7-1.3 ไมโครเมตร ใช้ในการศึกษาความสมบูรณ์ของพืชพรรณ เนื่องจากโครงสร้างในใบพืช ไม่มีการดูดกลืนพลังงานในคลื่นอินฟราเรดใกล้ จากคุณสมบัติที่พืชมีการสะท้อนค่าสูงสุดในช่วงนี้ ทำให้มีประโยชน์ในการตีความโดยสามารถแยกพืชออกจากพื้นดินและพื้นน้ำ ได้ชัดเจน
เมื่ออุปกรณ์บันทึกบนดาวเทียมได้ทำการบันทึกค่าการสะท้อนของสัญญาณในแต่ละช่วงคลื่น ก็จะเก็บข้อมูลเป็นชั้นๆ หรือเลเยอร์ (layer)
....................................................................
การแสดงข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม
หากนำข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมแต่ละช่วงคลื่น ที่ถูกเก็บในรูปของlayers โดยมีรายละเอียดของข้อมูลที่แตกต่างกันมาผสมกันตามแม่สีของแสง เพียง 3 สี เท่านั้น ก็จะได้ภาพที่เรียกว่า ภาพสีผสม ที่ช่วยเน้นรายละเอียดของข้อมูลได้มากกว่าการแสดงผลทีละช่วงคลื่น
การผสมสีด้วยข้อมูลหลายช่วงคลื่นสามารถเลือกช่วงคลื่นมาทำการผสมสีได้หลายรูปแบบ โดยส่วนใหญ่จะใช้เทคนิคการผสมสีแบบบวก โดยใช้แม่สีปฐมภูมิ คือ สีแดง(R) สีเขียว(G)และน้ำเงิน(B) และใช้โปรแกรมประยุกต์ ในการเลือกและผสมสี แล้วแสดงเป็นภาพถ่ายดาวเทียมที่ต้องการ
สำหรับการสร้างภาพสีผสมสามารถสร้างได้ 2 แบบ ได้แก่
1 ภาพสีผสมแบบธรรมชาติ หรือ ภาพสีผสมจริง เป็นการนำเอาช่วงคลื่นที่ตามองเห็นทั้ง 3 คลื่น มาผสมกัน โดยช่วงคลื่นสีน้ำเงินให้แสดงผลเป็นสีน้ำเงิน ช่วงคลื่นสีเขียวให้แสดงผลเป็นสีเขียว ช่วงคลื่นสีแดงให้แสดงผลเป็นสีแดง ผลลัพธ์ที่ได้จะปรากฎสีต่างๆ เหมือนกับสีของวัตถุที่มองเห็นในธรรมชาติ เช่น พืชจะปรากฏเป็นสีเขียว น้ำเป็นสีน้ำเงิน และดินออกสีน้ำตาลแดง
2 ภาพสีผสมเท็จ เป็นการเลือกช่วงคลื่นมาแสดง แล้วทำให้สีของภาพ ไม่เหมือนกับสีจริงตามธรรมชาติ ซึ่งมีได้หลายรูปแบบมาก นำมาใช้ประโยชน์ เช่น การแยกแยะวัตถุ
ประโยชน์ของการผสมสีที่แตกต่างกันของภาพถ่ายดาวเทียม
ตัวอย่างการแสดงภาพซึ่งประกอบด้วยแหล่งน้ำ ป่าไม้ และสิ่งก่อสร้าง ที่มีการเลือกวิธีการแสดงผลแตกต่างกัน
เลือกช่วงคลื่นสีแดงให้แสดงสีแดง
เลือกช่วงคลื่นสีเขียวให้แสดงสีเขียว
เลือกช่วงคลื่นสีน้ำเงินให้แสดงสีน้ำเงิน
ภาพสีผสมจริง หรือ ภาพจริง
จุดสีขาวในวงกลมที่ 1 จะเหมือนกับสีขาวในวงกลมที่ 2
ทำให้เข้าใจได้ว่า วัตถุทั้ง 2 จุด เป็นชนิดเดียวกัน
|
เลือกช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้ให้แสดงสีแดง
เลือกช่วงคลื่นสีแดงให้แสดงสีเขียว
เลือกช่วงคลื่นสีเขียวให้แสดงสีน้ำเงิน
ภาพสีผสมเท็จ
จุดสีขาวในวงกลมที่ 1 จะต่างกับสีฟ้าในวงกลมที่ 2
ทำให้สรุปได้ว่า วัตถุทั้ง 2 จุด ต่างชนิดกัน
|
ผลจากการวิเคราะห์
ภาพสีผสมจริง แสดงสีเหมือนกับวัถตุบนพื้นโลก ใช้สำหรับดูพื้นที่ดิน พื้นที่น้ำ หรือสิ่งก่อสร้าง
ภาพสีผสมเท็จ แสดงสีไม่เหมือนกับวัถตุบนพื้นโลก เช่น เลือกช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้มาแสดงร่วมกับช่วงคลื่นสีแดงและสีเขียว เพื่อใช้ในการแสดงบริเวณที่เป็นพื้นดินหรือแหล่งน้ำ ให้สามารถแยกแยะด้วยสายตาได้อย่างชัดเจน
....................................................................
เรียนรู้การอ่านพิกัดบนภาพถ่ายดาวเทียม
ในการอ่านหรือแปลตีความภาพถ่ายดาวเทียมบางครั้งก็ไม่สามารถรู้ได้ว่า วัตถุที่เห็นบนภาพคืออะไร ดังนั้น การอ่านพิกัดหรือตำแหน่งของวัตถุบนภาพ จะช่วยให้เราสามารถนำพิกัดไปลงสำรวจภาคสนาม เพื่อตรวจสอบว่าวัตถุบนภาพคืออะไร สำหรับการอ่านพิกัดบนภาพถ่ายดาวเทียมนั้น สามารถบอกเป็น ละติจูด (Latitude) หรือเส้นรุ้งและลองจิจูด (Longitude) หรือเส้นแวง โดย
เส้นรุ้ง จะใช้บอกตำแหน่งในแนวเหนือ - ใต้ โดยอ้างอิงจากเส้นสมมุติรอบโลกที่มีระยะห่างจากขั้วโลกเหนือกับขั้วโลกใต้เท่าๆ กัน และตั้งฉากกับแกนหมุนของโลก หรือที่เรียกว่าเส้นศูนย์สูตร (Equator) โดยนับจาก 0 องศาที่เส้นศูนย์สูตรไปจนถึง 90 องศาที่บริเวณขั้วโลกเหนือหรือใต้
เส้นแวง จะใช้บอกตำแหน่งในแนวตะวันออก-ตะวันตก โดยอ้างอิงจากเส้นสมมุติรอบโลกที่ลากผ่านขั้วโลกทั้งสอง และผ่านหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ เมืองกรีนิช (Greenwich)ประเทศอังกฤษ หรือที่เรียกว่า เส้นไพรม์เมอริเดียน (Prime Meridian)โดยนับจาก 0 องศาที่เส้นไพรม์เมอริเดียนไปจนถึง 180 องศาทางด้านตะวันออกหรือตะวันตก
หากต้องการภาพถ่ายดาวเทียม
จะต้องทำการกำหนดตำแหน่งหรือบริเวณที่ต้องการ อาจระบุเป็นพื้นที่กว้างๆ เช่น จังหวัด อำเภอ หรือบอกเป็นพิกัดเส้นรุ้ง เส้นแวง รวมถึงความละเอียดของภาพและช่วงเวลาที่ต้องการ เป็นต้น
จากนั้น ติดต่อกับหน่วยงานที่ให้บริการภาพถ่ายดาวเทียมโดยตรง ได้ที่ สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือ GISTDA เว็ปไซต์ www.gistda.or.th โทร 02-1414444
ปัจจุบันมีโปรแกรมที่สามารถดูภาพถ่ายดาวเทียมได้ฟรี เช่น Google Earth เป็นโปรแกรมที่ใช้งานง่ายและฟรี โดยใช้วิธีระบุเครื่องหมายในแผนที่หรือที่เรียกว่า ปักหมุด เพื่ออ่านพิกัดตำแหน่งได้ทันที และภาพถ่ายดาวเทียมที่เห็นในโปรแกรมก็สามารถบันทึกเพื่อนำไปใช้ได้ ดาวโหลดโปรแกรมและทดลองใช้งาน ได้ที่ http://www.google.com/earth/index.html
....................................................................
ประโยชน์ของภาพถ่ายดาวเทียม
1. ด้านป่าไม้ ใช้ในการศึกษาจำแนกชนิดของป่าไม้ประเภทต่างๆ การประเมินหาพื้นที่ไฟป่า และติดตามการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ป่าไม้อย่างต่อเนื่อง
2. ด้านการเกษตร ใช้ในการศึกษาหาพื้นที่เพาะปลูกพืชเศรษฐกิจต่างๆ การพยากรณ์ผลผลิต ประเมินความเสียหายจากภัยธรรมชาติและจากศัตรูพืช ตลอดจนการวางแผนกำหนดเขตเพาะปลูกพืชเศรษฐกิจ
3. ด้านการใช้ที่ดิน ใช้ในการทำแผนที่การใช้ที่ดิน/สิ่งปกคลุมดินที่ทันสมัยและต่อเนื่อง เพื่อเป็นข้อมูลในการวางแผนการจัดการใช้ที่ดินอย่างเหมาะสม
4. ด้านธรณีวิทยา และธรณีสัณฐาน ใช้ในการศึกษาลักษณะภูมิประเทศและธรณีสันฐานของประเทศ ซึ่งเป็นข้อมูลพื้นฐานที่บอกถึงแหล่งแร่ แหล่งเชื้อเพลิงธรรมชาติตลอดจนแหล่งน้ำบาดาล และการวางแผนการสร้างเขื่อน เป็นต้น
5. ด้านอุทกวิทยา และการจัดการทรัพยากรน้ำ ใช้เพื่อศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับคลองชลประทาน แม่น้ำ ลำคลอง อ่างเก็บน้ำและเขื่อน การศึกษาการแพร่กระจายของตะกอนในอ่างน้ำเพื่อการบำรุงรักษาเขื่อน การทำแผนที่น้ำท่วมเพื่อประเมินความเสียหายจากอุทกภัย การวางแผนป้องกันน้ำท่วม ใช้ในการประเมินวิเคราะห์พื้นที่ประสบภัยแล้ง รวมทั้งการวางแผนการสร้างแหล่งเก็บกักน้ำ
6. ด้านสมุทรศาสตร์และทรัพยากรชายฝั่ง ใช้เพื่อศึกษาการแพร่กระจายของตะกอน พื้นที่หาดเลนและทรัพยากรชายฝั่ง การทำแผนที่เพาะเลี้ยงและการประมงชายฝั่ง ซึ่งเป็นประโยชน์ในการจัดการทรัพยากรชายฝั่ง
7. ด้านการทำแผนที่ ใช้ในการปรับปรุงแผนที่ภูมิประเทศให้ถูกต้องและทันสมัย การทำแผนที่โครงสร้างพื้นฐาน เช่น ถนน เส้นทางคมนาคม แผนที่ผังเมือง เพื่อการวางแผนการบริหารจัดการทรัพยากรด้านต่างๆ
8. ด้านภัยธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม ใช้ในการประเมินความเสียหายจากภัยธรรมชาติ และวางแผนเพื่อลดการสูญเสียจากภัยพิบัติต่างๆ เช่น น้ำท่วม แผ่นดินไหว ด้านสิ่งแวดล้อมสามารถใช้ในการติดตามการแพร่กระจายของตะกอนจากการทำเหมืองแร่ในทะเล การกัดเซาะชายฝั่ง เป็นต้น
9. ด้านการวางผังเมืองและการขยายเมือง ใช้ในการติดตามการขยายตัวเมืองของแหล่งชุมชนเพื่อการวางแผนโครงสร้างพื้นฐาน ด้านสาธารณูปโภค ที่เหมาะสม
10. ด้านความมั่นคงของชาติ ใช้ในการถ่ายภาพพื้นที่ที่มีความเสี่ยงด้านความมั่นคงของประเทศ เพื่อติดตามความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ เช่น ใช้ในการตรวจจับการปลูกพืชเสพติดได้ เป็นต้น
....................................................................
อ้างอิงเนื้อหา
ตำราเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศศาสตร์. สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ(องค์การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและสมาคมสำรวจข้อมูลระยะไกลและสารสนเทศภูมิศาสตร์แห่งประเทศไทย.2552
แหล่งที่มา
http://122.155.162.144/nsm2009/it/index.php
http://remotesensing005.blogspot.com/p/satellite-image.html?view=mosaic
