การสำรวจระยะไกลคืออะไร?

หลักการของการสำรวจระยะไกล

การสำรวจระยะไกลเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับวัตถุที่สนใจ (ปะการัง ต้นไม้ ทุ่งนา ฯลฯ) มีหกองค์ประกอบหลัก:

• A แหล่งกำเนิดแสง – ไม่ว่าจะจากดวงอาทิตย์หรือประดิษฐ์
• An วัตถุที่น่าสนใจ (เช่น ปะการัง ต้นไม้ บ้าน)
• A เซ็นเซอร์ ติดตั้งบนแท่น (เช่น ดาวเทียม เครื่องบิน โดรน) ที่รวบรวมรังสีที่ปล่อยออกมาหรือสะท้อนกลับโดยวัตถุที่สนใจ
• A ตัวรับ บนโลกหรือในอวกาศที่จะรับข้อมูลจากเซ็นเซอร์
• A ระบบ เพื่อแปลข้อมูลการสำรวจระยะไกลเป็นข้อมูล
• ผู้เชี่ยวชาญ ที่สามารถแปลข้อมูลเป็นแผนที่ได้

ดูภาพประกอบด้านล่างสำหรับการแสดงระบบตรวจจับระยะไกลบนดาวเทียมแบบพาสซีฟ

ตัวอย่างระบบตรวจจับระยะไกลที่ใช้ดาวเทียมแบบพาสซีฟ รูปภาพ© The Nature Conservancy

การสำรวจระยะไกลมีพื้นฐานอยู่บนหลักการที่ว่าการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) กับวัตถุมักจะมีปฏิสัมพันธ์อยู่เสมอ วัตถุดูดซับ สะท้อนกลับ กระจาย ส่งผ่าน หรือหักเหรังสี วัตถุจะสะท้อนการแผ่รังสีกลับมาที่เซ็นเซอร์ระยะไกลด้วยวิธีต่างๆ กัน ขึ้นอยู่กับขนาด การวางแนว พื้นผิว สี หรือองค์ประกอบทางเคมี

ตัวอย่างเช่น ทรายขาวแห้งมีอัลเบโดสูงและจะสะท้อนแสงได้มากกว่าโคลนสีเข้มที่เปียกชื้น มันคือความแตกต่างในรูปแบบการสะท้อนกลับที่สร้างลายเซ็นสเปกตรัมที่เป็นเอกลักษณ์และทำให้เกิดความแตกต่างของแหล่งที่อยู่อาศัย วัตถุ หรือแม้แต่พื้นผิว

ความยาวคลื่นที่สะท้อนกลับจะถูกตรวจจับโดยเซ็นเซอร์และแปลงโดยคอมพิวเตอร์ให้เป็นข้อมูล ทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลนอกเหนือจากภาพได้ เช่น อุณหภูมิ องค์ประกอบทางเคมี ความสูง หรือความชื้นจากระยะไกลที่เครื่องชั่งเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่ ผู้เชี่ยวชาญที่มีทักษะการสำรวจระยะไกลและการทำแผนที่จะแปลข้อมูลที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์ลงในแผนที่ แผนที่พร้อมสำหรับการใช้งานโดยผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ เช่น การทำแผนที่แบบมีส่วนร่วม ซึ่งรวมความรู้ในท้องถิ่นและข้อมูลทางภูมิศาสตร์

ประเภทของเซนเซอร์

เซนเซอร์ถูกจัดประเภทเป็นแบบแอ็คทีฟหรือพาสซีฟขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดแสง สามารถติดตั้งบนแพลตฟอร์มต่างๆ เช่น ดาวเทียม เครื่องบิน หรือแม้แต่โดรน

ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟและแอกทีฟสำหรับการตรวจจับระยะไกล รูปภาพ© The Nature Conservancy

เซนเซอร์แบบพาสซีฟ บันทึกพลังงานธรรมชาติที่สะท้อนกลับหรือปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลก แหล่งกำเนิดรังสีที่พบบ่อยที่สุดที่ตรวจพบโดยเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟคือการสะท้อนแสงอาทิตย์ ตัวอย่างของเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟคือกล้องที่ปิด flash

เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว จัดหาแหล่งพลังงานของตนเอง เช่น รังสีเลเซอร์หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไมโครเวฟ เพื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุที่สังเกตเห็น เซ็นเซอร์แบบแอคทีฟสามารถทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืนโดยปล่อยรังสีไปในทิศทางของเป้าหมายที่จะทำการตรวจสอบ ตัวอย่างของเซ็นเซอร์ที่ทำงานอยู่คือกล้องที่เปิดใช้งาน flash

ลายเซ็นสเปกตรัม

ภาพถ่ายดาวเทียมและภาพถ่ายทางอากาศประกอบด้วยพิกเซล ซึ่งจัดเป็นตาราง เหมือนรูปภาพที่ได้จากกล้องดิจิตอลของคุณ แต่ละพิกเซลมีข้อมูลตัวเลขที่แสดงถึงความสว่างของแต่ละพื้นที่ด้วยค่าตัวเลข เซนเซอร์จะจับความสว่างของพื้นที่ที่ความยาวคลื่นต่างกัน ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์บนดาวเทียม WorldView 2 จับภาพโดยใช้แถบคลื่น 2 แถบที่ความยาวคลื่นต่างกัน เมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์ Planet Dove ที่ใช้เพียงสี่แถบเท่านั้น เซ็นเซอร์ WorldView XNUMX มีความละเอียดสเปกตรัมสูงกว่า

การเปรียบเทียบความละเอียดสเปกตรัมระหว่างเซ็นเซอร์หลายสเปกตรัมของ Planet Dove (4 แถบ) ที่ใช้ในการจับภาพแนวปะการังสำหรับ Allen Coral Atlas และเซ็นเซอร์ multispectral ของ WorldView-2 (9 แถบ) WorldView-2 มีความละเอียดของสเปกตรัมสูงกว่า รูปภาพ© DigitalGlobe

วัตถุแต่ละชิ้นบนโลกมีสเปกตรัมที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งเป็นวิธีการสะท้อนแสงที่ไม่เหมือนใคร ยิ่งเซ็นเซอร์มีแถบสเปกตรัมมากเท่าใด ก็ยิ่งสามารถจับลายเซ็นสเปกตรัมเหล่านี้ได้ดีขึ้นและแสดงความแตกต่างของการสะท้อนกลับระหว่างวัตถุ

ลายเซ็นสเปกตรัมของคลาสสัตว์หน้าดินและพื้นผิวที่แตกต่างกันซึ่งวัดใต้น้ำที่ Heron Reef ประเทศออสเตรเลีย N คือจำนวนตัวอย่างที่วัดเพื่อให้ได้เส้นโค้ง ที่มา: Leiper และคณะ 2014

แถบใดมีประโยชน์มากที่สุดสำหรับการทำแผนที่ลักษณะใต้น้ำ เช่น แนวปะการัง

น้ำดูดซับรังสีที่เข้ามาส่วนใหญ่ตลอดความยาวคลื่นภายในความลึกเมตรแรก ความยาวคลื่นเดียวที่สามารถทะลุคอลัมน์น้ำได้เพิ่มเติมคือแถบที่มองเห็นได้ ละอองลอยชายฝั่ง สีฟ้า สีแดง สีเหลืองและสีเขียว แสงสีแดงจะถูกดูดกลืนครั้งแรก ตามด้วยสีเขียว จากนั้นแสงสีน้ำเงิน ซึ่งจะจำกัดการสังเกตลักษณะใต้น้ำเมื่อคุณเข้าไปลึก แม้แต่ในน้ำที่ใสที่สุด จากแถบที่มองเห็นได้เหล่านี้ เราพยายามแยกลายเซ็นสเปกตรัมของคุณสมบัติใต้น้ำ เช่น ปะการัง สาหร่าย และหญ้าทะเล

สีสันที่สดใสของแนวปะการัง ภาพถ่าย© Jeff Yonover