ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 140 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


ที่มาของภาพ http://www.globalscientia.com/article/germany/technology/rapid-tsunami-warning-means-gps

บทความนี้เป็นเนื้อหาต่อเนื่องจาก “การประยุกต์ใช้จีพีเอสตรวจวัดแผ่นดินไหว ???” ความเดิมจากเนื้อหาเรื่องดังกล่าว ที่กล่าวถึงเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งรุนแรง ณ บริเวณชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น (ชายฝั่งแปซิฟิกโทโฮะกุ) ขนาด 8.9 ริกเตอร์ ในวันที่ 11 มีนาคม 2554 และทำให้เกิดคลื่นยักษ์สึนามิที่มีความสูงถึง 40.5 เมตร พัดเข้าหาพื้นที่ชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ของญี่ปุ่น ความเสียหายเกิดขึ้นในวงกว้างทั้งในด้านทรัพย์สิน อาคารบ้านเรือน โรงงานอุตสาหกรรม และประชาชนจำนวนมากที่เสียชีวิตและสูญหาย บางพื้นที่พบว่าคลื่นได้พัดพาลึกเข้าไปในแผ่นดินลึกถึง 14 กิโลเมตร นอกจากนี้ยังมีอีกประเด็นที่ผู้คนไม่เฉพาะแต่ชาวญี่ปุ่นเท่านั้นที่ให้ความสนใจ ผู้คนทั่วโลกต่างให้ความสนใจ ซึ่งก็คือ คลื่นสึนามิดังกล่าวยังก่อให้เกิดความเสียหายแก่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิชิ ส่งผลให้แกนของเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของโรงไฟฟ้าดังกล่าวหลอมละลายและปล่อยกัมภาพรังสีสู่ภายนอกไม่ว่าจะเป็นอากาศและแหล่งน้ำ ซึ่งจะก่อให้เกิดผลกระทบที่ตามมาหลังเหตุการณ์ดังกล่าวอีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นทางด้านนิเวศวิทยา จิตวิทยา สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ สังคมชุมชน เป็นต้น

จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว (epicenter) อยู่นอกชายฝั่งแปซิฟิกโทโฮะกุ (ชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น)
ที่มาของภาพ http://www.bioedonline.org/news/hot-topics/japanese-earthquake-and-tsunamis-before-and-after/

การนำสัญญาณจีพีเอส (หรือสัญญาณของดาวเทียมนำร่องระบบอื่นๆ อาทิ กาลิเลโอ โกลนาส) มาประยุกต์ใช้งานตรวจจับสึนามิก็เพื่อทำการแจ้งเตือนล่วงหน้าให้แก่ผู้คนที่อยู่ริมฝั่งทะเลที่คลื่นสึนามิกำลังเคลื่อนที่เข้าไป สามารถอพยพได้ทันเวลาก่อนที่สึนามิจะเข้ามาถึงและทำความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินที่สำคัญของผู้คนเหล่านั้น รวมไปถึงสถานีผลิตกระแสไฟฟ้า หรือโรงงานอุตสาหกรรมด้านปิโตรเคมี ที่ตั้งอยู่ใกล้ชายฝั่งทะเล

ทั้งนี้ในการตรวจจับสึนามินี้ โดยนำสัญญาณจีพีเอสมาประยุกต์ใช้งานนั้นมี 2 แนวทาง ได้แก่

แนวทางที่ 1.
จีพีเอส-สึนามิ มิเตอร์ หรือ ทุ่นตรวจจับสึนามิ
ที่มาของภาพ http://www.hitachizosen.co.jp/english/technology/hitz-tech/control.html

การตรวจจับตามแนวทางนี้ จะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า “จีพีเอส-สึนามิ มิเตอร์” (GPS Tsunami Meter) ซึ่งเป็นทุ่นลอยน้ำที่มีเครื่องรับสัญญาณจีพีเอสติดตั้งอยู่ในทุ่น และมีสายอากาศรับสัญญาณจีพีเอสติดตั้งอยู่ส่วนบนสุดของทุ่น เพื่อให้สามารถรับสัญญาณจีพีเอสได้ดีที่สุด เมื่อทุ่นรับสัญญาณจีพีเอสแล้วส่งข้อมูลดิบไปยังสถานีฐานโดยผ่านเครื่องสื่อสารสัญญาณวิทยุ จากนั้นสถานีฐานจะทำการประมวลผล โดยใช้เทคนิค Real -Time Kinematic GPS positioning หรือ RTK-GPS ซึ่งถูกใช้ในสาขาวิศวกรรมสำรวจและมีความแม่นยำสูงในการระบุตำแหน่งของทุ่น ในกรณีที่ทุ่นและสถานีฐานอยู่ห่างไกลกันมาก การคำนวณ RTK-GPS จะมีประเด็นเรื่องความแม่นยำเข้ามาเกี่ยวข้อง

ในกรณีที่เกิดสึนามิ นอกจากคลื่นสึนามิแล้ว คลื่นที่มีคาบเวลาต่างๆก็จะถูกตรวจจับเข้ามาอยู่ในข้อมูลดิบของจีพีเอสมิเตอร์ด้วยเช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องมีกรองและแยกข้อมูลที่เกิดจากคลื่นสึนามิออกจากข้อมูลดิบภายในระยะเวลาที่เกือบจะเป็นปัจจุบัน ด้วยเหตุนี้ เทคนิคทางดิจิทัลฟิลเตอร์ อาทิ FIRF (Finite Impulse Response Filter) จึงถูกนำมาใช้งานร่วมกับเทคนิคการวิเคราะห์เชิงฮาร์มอนิก เพื่อที่จะกำจัดคลื่นที่มีคาบเวลาสั้นและคลื่นที่มีคาบเวลายาวออกไป

ข้อมูลดิบ (ตำแหน่งของทุ่น) และข้อมูลที่ถูกคัดกรองโดยเทคนิคทางดิจิทัลฟิลเตอร์
ที่มาของภาพ http://www.hitachizosen.co.jp/english/technology/hitz-tech/control.html

GPS Comprehensive Oceanographic Monitoring System (GCOMS)
ผลิตโดย Hitachi Zosen และมีการติดตั้ง 15 จุด รอบประเทศญี่ปุ่น เพื่อตรวจจับคลื่นสึนามิ
ที่มาของภาพ http://www.hitachizosen.co.jp/english/products/products029.html

ณ ปัจจุบัน ประเทศญี่ปุ่นได้มีการติดตั้งระบบดังกล่าวแล้ว แต่มีข้อด้อยในประเด็นความแม่นยำของ RTK-GPS จะลดลงถ้าทุ่นถูกติดตั้งห่างจากสถานีฐานเกิน 20 กิโลเมตร เนื่องจากเบสไลน์ซึ่งก็คือระยะระหว่างทุ่นและสถานีฐานอยู่ห่างจากกันมาก

ระบบตรวจจับสึนามิที่ถูกติดตั้งในทะเลของประเทศญี่ปุ่น ณ ปัจจุบัน
ที่มาของภาพ Hitachi Zosen

ในอนาคตอันใกล้นี้ ประเทศญี่ปุ่นเตรียมที่จะมีระบบดาวเทียมนำร่องที่แพร่สัญญาณนำร่องของญี่ปุ่นเอง ชื่อ QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียวนำร่อง 3 ดวง ทำการแพร่สัญญาณนำร่องเฉพาะภูมิภาค (Regional Satellite Based Augmentation System) โดยครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของประเทศญี่ปุ่น และพื้นที่บางส่วนของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และประเทศออสเตรเลีย

ระบบตรวจจับคลื่นสึนามิที่จะมีการติดตั้งใหม่ จะใช้ทุ่นตรวจจับสึนามิรับสัญญาณจากทั้งดาวเทียมนำร่อง QZSS และ จีพีเอส จากนั้นจะทำการคำนวณหาตำแหน่งของทุ่น หรือที่เรียกว่า PPP (precision point positioning) โดยมีความผิดพลาดน้อยกว่า 10 เซนติเมตร ทั้งนี้ ในระบบใหม่นี้ ทุ่นตรวจจับสึนามิสามารถติดตั้งไกลจากฝั่งทะเลเกิน 100 กิโลเมตรได้ อีกทั้งไม่จำเป็นต้องมีสถานีฐาน อย่างไรก็ตาม จากการที่ระยะทางระหว่างทุ่นและศูนย์ควบคุมการเฝ้าระวังและตรวจจับสึนามิอยู่ห่างไกลกันมาก การสื่อสารในการส่งข้อมูลที่เป็นตำแหน่งทุ่น (ไม่ใช่ข้อมูลดิบจีพีเอส) จะใช้ดาวเทียมสื่อสารในวงโคจรต่ำใกล้โลก นอกจากนี้ เมื่อข้อมูลที่ถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุมฯ เป็นค่าตำแหน่งทุ่นมิใช่ข้อมูลดิบจีพีเอสแล้ว ข้อมูลที่จะส่งจะมีจำนวนของข้อมูลที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบในปัจจุบัน

ในอนาคตอันใกล้ ระบบตรวจจับสึนามิที่ถูกติดตั้งในทะเลของประเทศญี่ปุ่น
ที่มาของภาพ Hitachi Zosen

นอกจากตำแหน่งของทุ่นตรวจจับสึนามิแล้ว การเคลื่อนของเปลือกโลกที่พื้นทะเลก็จะถูกตรวจจับด้วย โดยมีอุปกรณ์ดังแสดงในภาพด้านล่าง

ทุ่นตรวจจับสึนามิและการเคลื่อนของเปลือกโลกที่พื้นทะเล
ที่มาของภาพ Hiroaki Tateshita (JAXA: Japan Aerospace Exploration Agency), Tsunami Monitoring System for early warning by using GNSS, March 2013

สำหรับแนวทางที่ 2 นั้น จะใช้หลักการที่เรียกว่า GPS Altimetry หรือ GNSS Reflectometry โดยในรายละเอียดจะของกล่าวในตอนที่ 2

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

แก้ไขล่าสุด 2 กันยายน 2556

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]