ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย ดร.สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


บทความตอนที่ผ่านมาได้กล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงของโลกในระดับชั้นบรรยากาศและการตรวจติดตามด้วยดาวเทียมไปแล้ว ในฉบับนี้ จะได้อธิบายถึงการใช้ดาวเทียมในการเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลงต่างๆที่เกิดขึ้นบนพื้นโลก จากการเปลี่ยนแปลงฤดูกาล ภาวะโลกที่ร้อนขึ้นที่มีผลต่อพื้นที่ป่าไม้และเกษตรกรรม โดยจะยกตัวอย่างการตรวจติดตามในด้านการเกษตรและป่าไม้ กล่าวคือ การลดลงของพื้นที่ป่าไม้ทั้งจากไฟป่า การแผ้วถางและตัดทำลายของมนุษย์เพื่อการเกษตรหรือเพื่อไม้เศรษฐกิจ การขยายตัวของพื้นที่เกษตรกรรม การตรวจติดตามเปรียบเทียบปริมาณมวลชีวภาพและการกักเก็บปริมาณคาร์บอนไว้บนพื้นโลก รวมไปถึงการปลดปล่อยคาร์บอนในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ

การเกษตรและป่าไม้
จากงานวิจัยของ Scholze และคณะ[1] ได้คาดการณ์ถึงผลจากการเปลี่ยนแปลงของโลกที่กำลังเกิดขึ้น โดยชี้ว่าภายในศตวรรษนี้ โลกเราจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น 2 องศาเซลเซียสอย่างแน่นอน และมีโอกาสที่จะสูงขึ้นถึง 11 องศาเซลเซียส และยังระบุอีกว่าเมื่ออุณหภูมิของโลกสูงขึ้นเพียงเล็กน้อย จะทำให้เกิดไฟป่าบ่อยครั้งขึ้น มีความเสี่ยงอย่างมากต่อการสูญเสียป่าไม้อย่างถาวรในบริเวณป่าแอมะซอน อเมริกากลาง และหลายประเทศในเอเชีย ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นกว่า 3 องศาเซลเซียส แอฟริกาตะวันตกและอเมริกากลางจะเผชิญกับภาวะขาดแคลนแหล่งน้ำ และความแห้งแล้งจะกระจายไปทั่ว การที่โลกร้อนขึ้นในระดับนี้ ปริมาณการกักเก็บคาร์บอนจากต้นไม้และพื้นดิน จะน้อยกว่าปริมาณที่ปลดปล่อยสู่บรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะเป็นวงรอบย้อนกลับให้เกิดภาวะที่โลกร้อนขึ้นไปอีก

ปัจจุบันหน้าที่หลักอย่างหนึ่งของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรคือการเฝ้าตรวจติดตามการเปลี่ยนแปลงต่างๆที่เกิดขึ้นในพื้นที่ป่าไม้ เนื่องจากป่าไม้เป็นระบบนิเวศที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตและเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่สำคัญบนพื้นดิน นักวิจัย[2,3] ได้จัดทำแผนที่พืชพรรณปกคลุมดินทั่วโลก (Global vegetation coverage map) ขึ้น โดยใช้ภาพจำนวนมากจากอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกล MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) ดาวเทียม Terra เป็นหลักร่วมกับข้อมูลการรับรู้จากระยะไกลจากหลายแหล่ง มาจัดทำภาพต่อ (mosaic) ซึ่งใช้ค่าจุดภาพจริง (ความยาวคลื่นช่วงแสงที่ตามองเห็น) ร่วมกับค่าดัชนีพืชพรรณ (คำนวณได้จากภาพถ่ายในช่วงความยาวคลื่นของแสงสีแดงและอินฟราเรดใกล้) เป็นค่าที่บ่งชี้ให้เราเห็นระดับความหนาแน่นของพืชพรรณ และบริเวณทะเลทรายได้อย่างชัดเจน ซึ่งค่าดัชนีพืชพรรณดังกล่าวมีความ สัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณมวลชีวภาพ จึงทำให้เราสังเกตการเปลี่ยนแปลงของปริมาณมวลชีวภาพและปริมาณการกักเก็บคาร์บอนบนพื้นดินทั่วโลกได้อย่างต่อเนื่องตลอดทั้งปี และในแต่ละปี


ภาพข้อมูลจากอุปกรณ์รับรู้ MODIS ดาวเทียม Terra เป็นข้อมูลเฉลี่ยที่ได้ในแต่ละเดือนของปี พ.ศ.2547
ทำให้เราสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่พืชพรรณและเขตทะเลทรายในแต่ละเดือน
และยังสามารถใช้เปรียบเทียบข้อมูลของเดือนเดียวกันในแต่ละปีได้อีกด้วย
ที่มา : Visible Earth: Blue Marble, A catalog of NASA images and animations of our home planet,
http://visibleearth.nasa.gov/view_set.php?categoryID=2363
รายละเอียดของกรรมวิธี: The Blue Marble Next Generation - A true color earth dataset including seasonal dynamics from MODIS,
http://veimages.gsfc.nasa.gov//7100/bmng.pdf

ไฟป่า
ไฟป่าเป็นภัยพิบัติร้ายแรงที่อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยมีปัจจัยจากความแห้งแล้งของผืนป่า หรือจากการกระทำของมนุษย์ที่แผ้วถางบุกรุกพื้นที่ป่า ทำให้เกิดการสูญเสียพื้นที่ป่าไม้เป็นบริเวณกว้างและยังปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมหาศาลขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ

การตรวจติดตามไฟป่าที่กำลังลุกโชน ทำได้จากการใช้งานอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดคลื่นสั้น (Short-Wave Infra-Red, SWIR: 3-5 µm) ซึ่งเป็นช่วงที่แสดงอุณหภูมิสูงๆของพื้นผิวได้ดีในช่วง 500 – 1000K ร่วมกับช่วงความยาวคลื่นในช่วงอินฟราเรดความร้อน (Thermal Infra-Red, TIR: 10-12 µm) ทำให้เกิดภาพที่มีความเปรียบต่าง (contrast) ระหว่างบริเวณไฟลุกโชน (hot spot) และพื้นหลังซึ่งมีอุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นโลกประมาณ 300 K นอกจากนี้เรายังตรวจจับบริเวณไฟลุกโชนได้จากกลุ่มควันไฟที่ปรากฏในภาพ

ผลที่เกิดจากไฟป่า สามารถวิเคราะห์ได้จากการเปลี่ยนสีของใบไม้ ดัชนีพื้นที่ใบ และดิน หลังจากไฟป่าสงบลง ในระยะสั้น จะสังเกตเห็นถ่านและฝุ่นผง ในระยะยาวการสูญเสียปริมาณพืชพรรณหรืออาจมีการเปลี่ยนแปลงเชิงองค์ประกอบสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตในพื้นที่

ภาพไฟป่าที่กำลังลุกโชนทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือของนามีเบีย จากอุปกรณ์รับรู้ระยะไกล ASTER
(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) บนดาวเทียม Terra
ถ่ายเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2547 ผสมสีแบบ false colour composite
โดยให้สีแดงและเขียวแทนความยาวคลื่นในช่วงอินฟราเรดคลื่นสั้น
ซึ่งเป็นช่วงความยาวคลื่นที่สามารถใช้สังเกตอุณหภูมิที่สูงมากของไฟป่าได้ชัดเจน
ที่มา : ASTER_validation_poster_Safari.pdf, http://modis-fire.umd.edu/validation.asp

การเกิดไฟป่าครั้งใหญ่ในรัสเซียและจีน เมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2549
ควันไฟจำนวนมากพวยพุ่งออกมาจากบริเวณไฟที่กำลังลุกโชน ภาพถ่ายจากอุปกรณ์รับรู้ระยะไกล MODIS
บนดาวเทียม Aqua ผสมภาพแบบ Natural Colour Composite สามารถตรวจจับพื้นที่ไฟลุกโชนและแสดงด้วยเส้นขอบสีแดง
พื้นที่ที่ถูกไฟไหม้ไปแล้วเป็นสีเทาเข้ม
ที่มา : Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC [4]

ภาพชุดเดียวกัน แต่ผสมสีภาพแบบ False Colour Composite โดยใช้ช่วงความยาวคลื่นในช่วงอินฟราเรดใกล้
และอินฟราเรดคลื่นสั้นเพื่อให้สามารถได้ภาพที่ผ่านกลุ่มควัน ทำให้เห็นร่องรอยพื้นที่ที่ถูกไฟไหม้ได้ชัดเจน
ที่มา : Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC [4]

ไฟป่าที่เกิดขึ้นเร็วๆนี้เมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม 2551 ที่เกาะ Rodos ประเทศกรีซ ลุกลามเป็นเวลาหลายวันก่อนสงบลง
อุปกรณ์รับรู้ระยะไกล MODIS สามารถบันทึกภาพบริเวณดังกล่าว แสดงถึงความเสียหายที่เกิดขึ้นด้วยสีแดงเข้ม
โดยใช้ความยาวคลื่นในช่วงคลื่นแสงและอินฟราเรด จากภาพตรวจไม่พบไฟที่กำลังลุกโชนเหลืออีก
ที่มา : Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC [4]

พื้นที่เกษตรกรรม
ความแห้งแล้งที่เป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลเกิดขึ้นหลายแห่งในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ทำให้พืชอาหาร ทุ่งหญ้าสำหรับปศุสัตว์ ไม่อาจเจริญเติบโตได้อย่างสมบูรณ์หรือเหี่ยวแห้งลง เป็นผลให้ภาวะขาดแคลนอาหารของมนุษย์กระจายไปหลายภูมิภาค

จากการใช้งานภาพจากดาวเทียม เราสามารถประเมินความเสียหายจากความแห้งแล้ง ปริมาณผลผลิตที่ได้จากเกษตรกรรม และวางแผนจัดการการเพาะปลูกสำหรับประเทศต่อไป

ภาพดัชนีพืชพรรณจากดาวเทียม SPOT บริเวณแอฟริกาตะวันออก
จากภาพ สีน้ำตาลเข้มแสดงถึงปริมาณพืชพรรณที่น้อยและไม่แข็งแรงหรือหมายถึงมีความแห้งแล้ง
ส่วนบริเวณที่พืชพรรณหนาแน่นและแข็งแรงหรือมีความชุ่มชื้นจะแสดงด้วยสีเขียว ซึ่งเป็นผลจากภัยแล้งในปี 2005
จะเห็นว่าภาพขวาเป็นเดือนกุมภาพันธ์ 2006 ความแห้งแล้งกระจายไปทั่ว และเมื่อได้รับน้ำฝนในช่วงเดือนมีนาคม
ทำให้สภาพพื้นที่เกษตรกรรมดีขึ้นในภาพเดือนมีนาคม 2006 แต่ยังพบสภาพความแห้งแล้งกระจายอยู่โดยทั่วไป
ที่มา : Earth Observatory, Drought in Eastern Africa, NASA
http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=17250

ในปัจจุบัน การขยายพื้นที่เกษตรกรรมเป็นไปอย่างกว้างขวางในหลายประเทศเพื่อสนองตอบความต้องการอาหารและพลังงานของมนุษย์ การวางแผนและการจัดการการใช้ประโยชน์ที่ดินอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งยวดในสถานการณ์ปัจจุบัน นอกจากนี้พื้นที่ที่ใช้ในการเพาะปลูกพืชอาหารเริ่มลดลง เนื่องจากพื้นที่ถูกปรับให้เหมาะสมกับการปลูกพืชพลังงานเพื่อเป็นพลังงานทดแทนหลังจากที่ราคาน้ำมันพุ่งสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง และการปลูกไม้เศรษฐกิจในพื้นที่เกษตรเดิมและป่าไม้ จากค่าตอบแทนที่สูงกว่า ทำให้ประเทศที่พัฒนาแล้วเริ่มวิตกกังวลในช่วงครึ่งปีที่ผ่านมา ว่าภาวะขาดแคลนอาหารของมนุษย์จะเกิดขึ้นในไม่ช้า

ภาพจากอุปกรณ์รับรู้ ASTER บนดาวเทียม Terra
ในความยาวคลื่นช่วงแสงที่ตามองเห็น อินฟราเรดใกล้ และ
อินฟราเรดคลื่นสั้น ผสมภาพแบบ flase colour composite
(RGB:321) ถ่ายเมื่อวันที่ 12 มกราคม 2549
บริเวณจังหวัดปราจีนบุรี
ภาพที่ผ่านกรรมวิธีการจำแนกประเภทสิ่งปกคลุมดิน
แสดงขอบเขตพื้นที่ที่ได้จากการจำแนกประเภทไม้เศรษฐกิจหลัก
แปลงปลูกยูคาลิปตัสในพื้นที่แสดงด้วยขอบเขตสีแดง
ที่มา :การศึกษาศักยภาพของภาพถ่ายดาวเทียม ASTER ในการจำแนกพื้นที่ป่าเศรษฐกิจ,
สารนิพนธ์ บัณฑิตศึกษา สาขาวิชาเทคโนโลยีระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร, 2550 [5].

การขาดการจัดการที่เหมาะสม การขาดวิสัยทัศน์และแนวทางที่แน่นอนของผู้บริหารประเทศ อาจทำให้มีการบุกรุกพื้นที่ป่าเพื่อการเกษตร หรือปรับพื้นที่การเกษตรเป็นพื้นที่สำหรับไม้เศรษฐกิจและไม้พลังงานทดแทนอย่างไม่สมดุลย์ จะทำให้เกิดปัญหาที่แก้ไขได้ยากต่อไปในอนาคต

บทความนี้ได้แสดงตัวอย่างการใช้งานดาวเทียมสำหรับเฝ้าตรวจติดตามการเปลี่ยนแปลงต่างๆที่เกิดขึ้นบนพื้นโลกทั้งในระดับทั่วโลกและระดับภูมิภาค ในฉบับต่อไปจะได้กล่าวถึงการใช้ดาวเทียมสำหรับเฝ้าตรวจติดตามพื้นน้ำและน้ำแข็งเพื่อใช้ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโลกต่อไป

เอกสารอ้างอิง
    [1] CM. Scholze, W. Knorr, N.W. Arnell and I.C. Prentice (2006), A climate-change risk analysis for world ecosystems, Proceedings of the National Academy of Sciences doi 10.1071 / pnas.0601816103
    [2] Visible Earth (2006), Blue Marble: Land Surface, Shallow Water, and Shaded Topography, http://visibleearth.nasa.gov/ view_rec.php?id=2433
    [3] R. Stockli, E. Vermote, N. Saleous, R. Simmon and D. Herring (2005). The Blue Marble Next Generation - A true color earth dataset including seasonal dynamics from MODIS. Published by the NASA Earth Observatory, http://veimages.gsfc.nasa.gov//7100/bmng.pdf
    [4] MODIS Image Gallery (2006), NASA, http://modis.gsfc.nasa.gov/gallery/index.php
    [5] กอบกาญจน์ สาคราพันธุ์ (2550), การศึกษาศักยภาพของภาพถ่ายดาวเทียม ASTER ในการจำแนกพื้นที่ป่าเศรษฐกิจ, สารนิพนธ์ บัณฑิตศึกษา สาขาวิชาเทคโนโลยีระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

แก้ไขล่าสุด 20 สิงหาคม 2551

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]