พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในงานสำรวจจากระยะไกล

             ดวงอาทิตย์ เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานตามธรรมชาติที่สำคัญที่ใช้เป็นสื่อในการเก็บบันทึก
ข้อมูลต่าง ๆ บนพื้นผิวโลก พลังงานจากแสงอาทิตย์นี้มีลักษณะเป็นคลื่น มีความยาวแตกต่างกัน
ออกไป เรียกว่า “แถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” (Electromagnetic Spectrum) ประกอบด้วย
ช่วงคลื่นที่สั้นที่สุด คือ รังสีคอสมิก (Cosmic Ray) ซึ่งมีความยาว 10 - 12 เมตร ไปจนถึงช่วงคลื่น
ยาวที่สุด คือ คลื่นวิทยุและโทรทัศน์ (Radio and television wave) ซึ่งมีความยาวมากกว่า 1
กิโลเมตรขึ้นไปรังสีแกมม่า (Gamma Ray) และรังสีเอกซเรย์ (X-ray) จะถูกดูดกลืนทั้งหมดโดย
บรรยากาศชั้นบน จึงมิได้นำมาใช้ในงานสำรวจข้อมูลระยะไกล ช่วงคลื่นที่มักนำมาใช้
ในการทำงานของระบบรีโมทเซนซิงคือช่วงคลื่นที่มองเห็นได้ (Visible Rays) ได้แก่ช่วงคลื่น
ที่มีความยาวระหว่าง 0.4- 0.7 ไมโครเมตร (ℵm ) ซึ่งประกอบไปด้วยช่วงคลื่นสีม่วง คราม น้ำเงิน
เขียว เหลือง แสด และแดง ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มแม่สีหลัก คือ น้ำเงิน เขียว และแดง
จัดได้ว่าเป็นแม่สีแสงธรรมชาติที่สามารถนำไปผสมผสานให้เกิดสีขึ้นมาอีกมากมาย
จากการศึกษาพบว่า ช่วงคลื่น อินฟราเรดใกล้ และ ช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง เหมาะ
สำหรับนำมาใช้ในการศึกษาด้านธรณีวิทยา ช่วงคลื่น อินฟราเรดไกล มักใช้ในการศึกษา
เกยี่ วกับอุณหภมู ขิ องวัตถุ เช่น ใชใ้ นการศึกษาอุณหภมู พิ นื้ ผวิ นาํ้ และอุณหภูมผิ วิ ดิน
ในช่วงเวลาต่าง ๆ กัน และช่วงคลื่น “ไมโครเวฟ” ใช้มากในระบบถ่ายภาพที่สามารถสร้าง
พลังงานขึ้นเองได้ เช่น ระบบ SAR (Synthetic Aperture Radar)

     พลังงานแม่เหลก็ ไฟฟา้ จากดวงอาทิตย์มกั จะถูกดูดกลืนโดยความชื้นและ กระจัดกระจาย
โดยอนุภาคในบรรยากาศ (เช่นผงฝุ่น) ก่อน ที่จะส่งตอ่ มายังพนื้ โลก ซึ่งประกอบไปด้วยวัตถุและ
สิ่งปกคลุมดินหลายชนิด ปฎิกิริยาระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากับวัตถุบนพื้นโลกจะขึ้นอยู่กับ
คุณสมบัติของวัตถุ และความขรุขระของพื้นผิววัตถุ คือวัตถุจะต้องมีความขรุขระมากพอที่จะ
ให้รังสีสามารถสร้างปฏิสัมพันธ์ได้ ถ้าหากพื้นผิวของวัตถุเรียบเกินไปก็จะทำให้รังสีความร้อน
สะท้อนกลับหมดทำให้มีรายละเอียดของข้อมูลที่ต้องการทราบส่งผ่านไปยังเครื่องบันทึกน้อย แต่
ในสภาพความเป็นจริงแล้วพนื้ ผิวโลกโดยมากจะขรุขระจึงไมค่ ่อยเกิดปัญหาในการบันทกึ ข้อมูลปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากับวัตถุบนพื้นโลก แบ่งออกได้เป็น 3
ชนิดคือ การดูดกลืนพลังงาน (Absorption) การส่งผ่านพลังงาน (Transmission)
และการสะท้อนพลังงาน (Reflection) เราสามารถที่จะจำแนกชนิดของวัตถุบนพื้นผิวโลก
ออกได้โดยอาศัยคุณสมบัติทางช่วงคลื่น (Spectral Characteristics) อย่างไรก็ตามวัตถุบางอย่าง
ไม่สามารถแบ่งแยกออกจากกันได้โดยเด็ดขาด ดังนั้นการศึกษารีโมทเซนซิงจึงจำเป็นอย่างยิ่ง
ที่ผู้ศึกษาต้องเข้าใจคุณสมบัติช่วงคลื่นของวัตถุที่สนใจศึกษา และในขณะเดียวกันต้องทราบถึง
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อคุณบัติเชิงคลื่นของวัตถุเหล่านั้น
ก่อนที่จะดำเนินการแปลภาพดาวเทียมนั้น ผู้แปลจะต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์
ระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า กับวัตถุ 3 ชนิด ใหญ่ ๆ บนพื้นโลก ได้แก่ พืช ดิน และ น้ำ

ปฎิสัมพันธ์ระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีต่อพืช

     ค่าการสะท้อนแสงของพืช จะแปรผันไปตามความยาวของช่วงคลื่น การที่จะทราบว่าทำไม

พืชแต่ละชนิดให้ค่าสะท้อนแสงแตกต่างกันออกไปจะต้องพิจารณาถึงความแตกต่าง ในเรื่องสีของ

รงควัตถุในใบพืช โครงสร้างภายในของพืช และ น้ำที่อยู่ในพืช

พืชชั้นสูงมักประกอบไปด้วย คลอโรฟิลด์ (Chlorophyll) คาโรทีน (Carotene) และ

แซนโตฟิลด์ (Xanthophyll) ซึ่งมีความสามารถในการดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้ เพื่อใช้ในขบวนการ

สังเคราะห์แสง และเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดรูปแบบการสะท้อนแสงของพืช ลักษณะการสะท้อนแสง

นี้เรียกว่า “ลายเซ็นช่วงคลื่น” (Spectral Signature) ลายเซ็นช่วงคลื่นของพืช ดิน และ น้ำ

จะมีค่าแตกต่างกันออกไป

พืชที่สมบูรณ์ จะมีการสะท้อนพลังงานต่ำในช่วงคลื่น สีน้ำเงินและสีแดง (0.45-0.65 ℵm)

เนื่องจากมีการดูดกลืนพลังงานเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง จึงเรียกช่วงคลื่นนี้ว่า เป็นช่วง

คลื่นที่ถูกดูดกลืนโดยคลอโรฟิลด์ (Chlorophyll Absorption Bands) พืชสะท้อนแสงปานกลาง

ในช่วงคลื่น สีเขียว แต่จะสะท้อนพลังงานสูงขึ้นในช่วงคลื่น อินฟราเรดใกล้ (Near Infrared)

ซึ่งเป็นผลมาจากโครงสร้างภายใน (Cell Structure) ของพืช ทำให้สามารถจำแนกประเภท

ของพืชได้ นอกจากนี้แล้ว ชนิดของพืช ความหนาแน่นของใบ และเรือนยอดก็ยังมบี ทบาท

ต่อการสะท้อนแสงอีกด้วย พืชที่มีใบหนา เช่นข้าวโพด ยอมให้การส่งผ่านพลังงานน้อย

แต่จะดูดกลืนพลังงานมาก แต่พืชที่มีใบบาง เช่น กะหล่ำแก้ว จะส่งผ่านพลังงานมาก

แต่มีการดูดกลืนน้อย เป็นต้น

ในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง (1.3- 2.6 ℵm) ค่าสะท้อนแสงจากพืชจะลดลง เนื่องจากน้ำ

ในใบพืชจะดูดซับพลังงานในช่วงคลื่นนี้ไว้ (ช่วง 1.49, 1.6 และ 2.7ℵm ) จึงเรียกช่วงคลื่นนี้ว่า

“Water Absorption Band”

ปฎิสัมพันธ์ระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีต่อ ดิน

    ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของดิน ได้แก่ ความชื้นภายในดิน (Moisture
Content) ความหยาบละเอียดของดิน (Soil Texture) เช่นดินทราย ดินร่วน จะมีความสามารถ
ในการกักเก็บน้ำต่างกัน ความขรุขระของพื้นผิวดิน ส่วนผสมของเหล็กอ๊อกไซด์และอินทรีย์วัตถุ
ที่อยู่ในดิน เป็นต้น ยกตัวอย่างเช่น ความชื้นที่อยู่ในดินจะมีผลทำให้ค่าสะท้อนแสงลดลง
ดินทรายมีเนื้อหยาบจึงระบายน้ำได้ดี มีความชื้นในดินต่ำ มีผลทำให้การสะท้อนแสงสูงขึ้น
ส่วนดินที่มีเนื้อละเอียด เช่น ดินเหนียวจะมีการอุ้มน้ำได้ดี มีผลทำให้การสะท้อนแสงลดลง
ลายเซ็นช่วงคลื่นของดินค่อนข้างจะสม่ำเสมออกว่าลายเซ็นช่วงคลื่นของพืช เช่น ดินแห้งจะมี
การสะท้อนแสงสูงในทุกช่วงคลื่น

ปฎิสัมพันธ์ระหว่างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีต่อ น้ำ

      การสะท้อนพลังงานของน้ำมีลักษณะต่างจากวัตถุอื่นอย่างชัดเจน โดยเฉพาะในช่วงคลื่น
อินฟราเรด ทำให้สามารถเขียนขอบเขตของน้ำได้ ลักษณะการสะท้อนพลังงานของน้ำขึ้นอยู่กับ
คุณภาพของน้ำ ความลึกของน้ำ การดูดกลืนพลังงานของน้ำจะมีค่ามากที่ช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้
จึงทำให้งานทำแผนที่แหล่งน้ำโดยใช้รีโมทเซนซิงทำได้งา่ ยในช่วงคลื่นดังกลา่ ว
น้ำใสจะมีการดูดกลืนพลังงานเล็กน้อยที่มีช่วงคลื่นสั้นกว่า 0.6 ℵm แต่จะมกี าร
ส่งผ่านพลังงานสูงมากในช่วงคลื่นสีน้ำเงิน- เขียว และสะท้อนแสงต่ำมากในช่วงคลื่นที่
มองเห็นได้ หากน้ำมีความขุ่นก็จะมีผลทำให้การส่งผ่านความร้อน และการสะท้อนแสง

เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว เช่นน้ำที่ประกอบไปด้วยตะกอนที่เกิดจากการพังทลายของดิน
ทำให้มีค่าสะท้อนแสงสูงขึ้นในช่วงคลื่นที่มองเห็นได้มากกว่าน้ำใสที่อยู่ในแหล่งเดียวกัน
ในรูปที่ 4 เป็นการเปรียบเทียบลายเซ็นช่วงคลื่นของพืช ดิน และ น้ำในแถบคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้าช่วงคลื่นที่มองเห็นได้กับช่วงคลื่นอินฟราเรด

อ้างอิง

Web Site ของศูนย์รีโมทเซ็นซิงและสารสนเทศภูมิศาสตร์ภาคใต้
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (2542)-http://www.rsgis.psu.ac.th/
http://www.ee.eng.cmu.ac.th/~tharadol/teach/912706/geo_03.pdf