การตรวจจับระยะไกลด้วยแสงและเรดาร์

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในการใช้การสำรวจระยะไกลเพื่อทำแผนที่แหล่งที่อยู่อาศัยในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนคือ เมฆปกคลุมสูงตลอดทั้งปี ซึ่งซ่อนคุณลักษณะจากภาพถ่ายดาวเทียมแบบออปติคัล มีกลยุทธ์หลายอย่างในการอุดช่องว่างที่เกิดจากก้อนเมฆ เช่น การใช้ภาพที่ถ่ายจากสถานที่เดียวกันในวันต่างๆ เพื่อสร้างภาพโมเสคของภาพที่ปราศจากคลาวด์ สำหรับแหล่งที่อยู่อาศัยบางอย่าง เช่น ป่าชายเลน ภาพจากดาวเทียมเรดาร์ซึ่งไม่ไวต่อการปกคลุมของเมฆ สามารถใช้เพื่อเติมช่องว่างในภาพออปติคัลได้

มีความแตกต่างและข้อจำกัดที่สำคัญในภาพถ่ายดาวเทียมแบบออปติคัลและเรดาร์ ตัวอย่างเช่น ภาพถ่ายดาวเทียมเรดาร์ไม่เจาะน้ำ ดังนั้นจึงไม่เป็นประโยชน์สำหรับการทำแผนที่แนวปะการัง แต่ก็มีประสิทธิภาพในการทำแผนที่โครงสร้างที่เกิดขึ้นเช่นป่าชายเลน

ระบบออปติคัล

ภาพถ่ายจากการสำรวจระยะไกลด้วยแสงมีความอ่อนไหวต่อคุณสมบัติทางชีวฟิสิกส์ของชนิดที่คลุมดินและพืชพรรณ ระบบตรวจจับระยะไกลด้วยแสงจากดาวเทียมรับข้อมูลจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากแสงแดด การทำงานกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์ออปติคัลจะมีความไวต่อพืชสังเคราะห์แสง (โดยใช้คลื่นความถี่ใกล้อินฟราเรด) และปริมาณน้ำ

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่ใช่มาตราส่วน) และการใช้งานในการสำรวจระยะไกลผ่านดาวเทียม (SRS) ที่มา: Pettorelli และคณะ 2018

เซ็นเซอร์ดาวเทียม เช่น ภารกิจ Landsat จะวัดความกระจ่างใสในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนดไว้อย่างดี ("แถบสเปกตรัม") จำนวนเล็กน้อยในส่วนอินฟราเรดที่มองเห็นได้ ใกล้อินฟราเรด และคลื่นสั้นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างลายเซ็นสเปกตรัม ของวัตถุบนบก

ภาพ Optical Remote Sensing ของชายฝั่งของอุทยานแห่งชาติ Matang ในเมือง Perak ประเทศมาเลเซียในสีเท็จ สีส้มเข้มเป็นพื้นที่ป่าชายเลน โดยมีหย่อมสีเหลืองแสดงว่าหมู่บ้านต่างๆ ที่แห้งแล้งตัดไปอย่างชัดเจน เครดิต: ภาพ Landsat ได้รับความอนุเคราะห์จาก US Geological Survey

ระบบเรดาร์

การตีความภาพจากเซ็นเซอร์เรดาร์นั้นใช้งานง่ายน้อยกว่าภาพแบบออปติคัล เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้ไม่รับรู้สี แต่ตอบสนองต่อรูปทรงของพื้นผิว พื้นผิว โครงสร้างสามมิติ และปริมาณน้ำ

เรดาร์เป็นเซ็นเซอร์ที่ทำงานอยู่ซึ่งสร้างรังสีไมโครเวฟของตัวเองและสามารถทำงานผ่านก้อนเมฆและในเวลากลางคืนได้ เซ็นเซอร์เรดาร์ถ่ายภาพทั้งหมดที่ใช้สำหรับการสำรวจระยะไกลคือเรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ (SAR) ซึ่งเป็นรูปแบบของเรดาร์ที่ใช้การเคลื่อนไหวของเสาอากาศเรดาร์เหนือพื้นที่เป้าหมายเพื่อให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ดีกว่าเรดาร์สแกนลำแสงนิ่งทั่วไป

ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของเรดาร์มักถูกเรียกว่าแถบคลื่น โดยมีการกำหนดตัวอักษร เช่น X, C, L และ P แต่ละแถบมีคุณสมบัติต่างกัน แถบ L ใช้สำหรับการทำแผนที่ชีวมวลและพืชพรรณเนื่องจากมีการเจาะเข้าไปในป่ามากขึ้น ทำให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณเรดาร์กับกิ่งไม้ขนาดใหญ่และลำต้นของต้นไม้มากขึ้น

ภาพการสำรวจระยะไกลด้วยเรดาร์ของแนวชายฝั่งของอุทยานแห่งชาติ Matang ในเมือง Perak ประเทศมาเลเซีย สีเทาเข้มเป็นพื้นที่ป่าชายเลน โดยจะมีหย่อมสีขาวแสดงว่าหมู่บ้านต่างๆ แห้งแล้งและไม่มีความสลับซับซ้อนในแนวดิ่ง เครดิต: JAXA

วิธีที่เซ็นเซอร์รับรังสีกลับมาเรียกว่าการกระเจิงกลับ Backscattering ให้ข้อมูลเกี่ยวกับประเภทของพื้นผิวและสามารถใช้เพื่อแยกพืชออกจากน้ำ ภาพต่อไปนี้แสดงการกระเจิงกลับสามประเภท

การกระเจิงกลับสามประเภท