วันจันทร์ที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2557

นิยามและความหมาย

รีโมทเซนซิง
มีความหมายอย่างไร
ถ้าไปค้นจากคำศัพท์ราชบัณฑิต มีความหมายที่จะแปลได้ว่า
remote sensing =
การรับรู้จากระยะไกล
remote sensing imagery =
ภาพบันทึกการรับรู้จากระยะไกล
หรืออาจจะใช้ทับศัพท์ภาษาอังกฤษว่า "รีโมทเซนซิง"
ถ้าเป็นความหมายในทางวิชาการได้มีผู้ได้นิยามไว้ดังนี้


Lillesand et al. (2004; หน้า 1)
ได้ให้นิยามไว้ว่า “Remote sensing is the science and art of obtaining information about an object, area, or phenomenon through the analysis of data acquired by a device that is not in contact with the object, area, or phenomenon under investigation.”
ซึ่งมีความหมายว่า รีโมทเซนซิง คือ วิทยาศาสตร์และศิลปะในการหาข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งต่างๆ พื้นที่และปรากฏการณ์ต่าง ๆ ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากเครื่องมือที่ใช้เก็บข้อมูล โดยไม่ต้องสัมผัสกับสิ่งต่าง ๆ กับพื้นที่ และปรากฏการณ์ที่ต้องการจะศึกษานั้น
Japan Association an Remote Sensing (1993, หน้า 2)
ได้นิยาม Remote Sensing ไว้ว่า “Remote Sensing is defined as the science and Technology by which the characteristics of objects of interest can be identified measured or analyzed the characteristics without direct contact.  Electro-magnetic radiation which is reflected or emitted from an object is the usual source of remote sensing data.  However any media such as gravity or magnetic field can be utilized in remote sensing.  A device to detect the electro-magnetic radiation reflected or emitted from an object is called a “remote sensing” or “sensor”.  Cameras or scanners are examples of remote sensors.
ความหมายคือ "รีโมทเซนซิง เป็นวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแขนงหนึ่งที่ใช้จำแนก หรือวิเคราะห์คุณลักษณะของวัตถุต่าง ๆ โดยปราศจากการสัมผัสวัตถุโดยตรง อาศัยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สะท้อนหรือแผ่ออกจากวัตถุเป็นต้นกำเนิดของข้อมูลรีโมทเซนซิง อย่างไรก็ดีตัวกลางอื่น ๆ เช่น ความโน้มถ่วง หรือสนามแม่เหล็ก ก็อาจนำมาใช้ในการสำรวจจากระยะไกลได้เช่นกัน เครื่องมือที่ใช้วัดค่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนหรือแผ่ออกจากวัตถุ เรียกว่า "รีโมทเซนซิง" หรือ "เครื่องรับรู้ (เซนเซอร์)" ตัวอย่างเช่น กล้องถ่ายภาพ และ เครื่องกราดวิเคราะห์
ศุทธินี ดนตรี. (2544, หน้า 2-1)
ได้ให้ความหมาย รีโมทเซนซิงหรือการสำรวจระยะไกล ไว้ว่า รีโมทเซนซิง ประกอบด้วยคำ 2 คำ คือ “remote” หมายถึง “ระยะไกล” และ “sensing” หมายถึง “การสัมผัสหรือการรับรู้” ถ้าตีความตามศัพท์ หมายถึง การรับรู้ข้อมูลในระยะไกลโดยผ่านเครื่องมือซึ่งผู้รับรู้ไม่ได้สัมผัสกับวัตถุนั้น ๆ โดยตรง
จากความหมายกว้าง ๆ นี้ การถ่ายภาพทิวทัศน์โดยกล้องถ่ายรูป การส่องกล้องจุลทรรศน์ตรวจดูเชื้อโรค การถ่ายภาพถ่ายทางอากาศจากเครื่องบิน การฉายรังสี X-ray เพื่อตรวจสอบสุขภาพของร่างกาย ฯลฯ จึงจัดเป็นงานทางรีโมทเซนซิงทั้งหมด
สำหรับรีโมทเซนซิงในวิชาภูมิศาสตร์มีความหมายเฉพาะมากขึ้น โดยมีความหมายถึงการหาข้อมูลหรือข่าวสารเกี่ยวกับวัตถุ สิ่งของ หรือพื้นที่เป้าหมาย ซึ่งอยู่ไกลจากเครื่องมือที่ใช้วัดหรือใช้บันทึก โดยที่เครื่องมือเหล่านั้นไม่ได้สัมผัสกับสิ่งของ หรือเป้าหมายดังกล่าว เครื่องมือที่ใช้วัดบันทึกข้อมูล เช่น กล้องถ่ายรูป เครื่องวัดรังสีค่าสะท้อน เครื่องวัดคลื่นความร้อน เครื่องกวาดภาพ เลเซอร์ เครื่องคลื่นวิทยุ ฯลฯ โดยติดตั้งไปกับเครื่องบิน ยานอากาศ ยานอวกาศ หรือดาวเทียมที่ถูกส่งไปอยู่เหนือพื้นผิวโลกในระยะทางไกลมาก จนสามารถมองเห็นบริเวณที่ต้องการศึกษาได้ในบริเวณกว้าง แล้วทำการรับและบันทึกข้อมูลในรูปของสัญญาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) ซึ่งเป็นพลังงานที่สะท้อนจากวัตถุต่าง ๆ ที่พื้นผิวโลกที่แพร่กระจายออกไป (emission) สู่อวกาศ แล้วนำเอาสัญญาณนั้นมาแปลงเป็นข้อมูลในเชิงตัวเลข (digital data) ที่มีการปรับแก้ค่าความผิดพลาดต่าง ๆ แล้วสามารถนำมาวิเคราะห์ศึกษาวัตถุต่าง ๆ ในบริเวณที่ศึกษา ทั้งในการจำแนกประเภท การศึกษาลักษณะทั้งทางกายภาพและคุณลักษณะ และแสดงผลได้ทั้งในรูปภาพพิมพ์ (hard copy) หรือข้อมูลเชิงตัวเลข รีโมทเซนซิงจึงจัดเป็นทั้งศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์และทางศิลปะของการได้มาซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุต่าง ๆ บนพื้นผิวโลก โดยไม่มีการสัมผัสกับสิ่งเหล่านั้นโดยตรง
สุรชัย รัตนเสริมพงศ์. (2536, หน้า 89)
ได้ให้ความหมายของการสำรวจข้อมูลจากระยะไกล (Remote Sensing) ไว้ว่า เป็นวิทยาศาสตร์และศิลปะของการได้มาซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุ พื้นที่ หรือปรากฏการณ์จากเครื่องมือบันทึกข้อมูล โดยปราศจากการเข้าไปสัมผัสวัตถุเป้าหมาย ทั้งนี้อาศัยคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อในการได้มาของข้อมูลใน 3 ลักษณะ คือ ช่วงคลื่น (Spectral), รูปทรงสัณฐานของวัตถุบนพื้นผิวโลก (Spatial) และการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา (Temporal) โดยมีองค์ประกอบที่สำคัญ คือ คลื่นแสงที่เป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
วนิตา เผ่านาค. (2533, หน้า 3)
ได้สรุปไว้ว่า Remote Sensing คือ การเก็บข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่ต้องการศึกษาไม่ว่าจะเป็นสิ่งต่าง ๆ บนพื้นโลก เช่น ทรัพยากรธรรมชาติ พื้นที่ สิ่งก่อสร้าง ปรากฏการณ์ต่าง ๆ การเก็บข้อมูลนี้อาศัยปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำขึ้น และจะต้องอาศัยเครื่องมือในการเก็บข้อมูลนั้น โดยไม่ต้องมีการสัมผัสระหว่างเครื่องมือและเป้าที่ต้องการจะศึกษา

ที่มา
http://www.scitu.net/gcom/?p=729
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:
ป้ายกำกับ: ,

หลักการและกระบวนการรีโมทเซนซิง (การสำรวจข้อมูลจากระยะไกล)

รีโมทเซนซิง เกิดจากหลักการในการใช้สื่อใน 3 ส่วน คือ ช่วงคลื่น (Spectral), รูปทรงสัณฐาน (Spatial) และการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา (Temporal) เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลที่สนใจศึกษาในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ โดยไม่ต้องไปสัมผัสกับวัตถุนั้น





เมื่อดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของพลังงาน ปล่อยพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Spectral) ออกมายังวัตถุที่พื้นผิวโลก ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ (Spatial) เช่น ได้แก่ น้ำ ต้นไม้ สิ่งปลูกสร้าง หรือพื้นดินว่างเปล่า ในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ (Temporal) วัตถุแต่ละประเภทจะสะท้อนหรือแผ่รังสีที่เป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละวัตถุ ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกันในแต่ละประเภทออกไป และ Sensor จะรับ/บันทึกพลังงานที่วัตถุนั้น ๆ ส่งมา ทำให้เราสามารถแปล/ตีความได้ว่าวัตถุนั้น ๆ คืออะไร
ขั้นตอนการสำรวจทางรีโมทเซนซิง
การได้รับข้อมูล (Data acquisition) เป็นกระบวนการบันทึกพลังงานที่สะท้อนหรือส่งผ่านของวัตถุโดยเครื่องมือบันทึกข้อมูลบนยานสำรวจ (platform) แล้วส่งข้อมูลเหล่านั้นไปยังสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดิน เพื่อผ่านกรรมวิธีการผลิตเป็นข้อมูล ซึ่งข้อมูลผลลัพธ์อยู่ได้ทั้งในรูปแบบของภาพถ่ายและข้อมูลเชิงตัวเลข ประกอบไปด้วย
1) แหล่งพลังงาน คือ ดวงอาทิตย์
2) การเคลื่อนที่ของพลังงาน (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ผ่านชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งจะมีพลังงานบางส่วนต้องเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพของชั้นบรรยากาศโลก
3) ลักษณะผิวหน้าของโลก ซึ่งพลังงานที่ผ่านชั้นบรรยากาศมาแล้วจะทำปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก
4) ระบบถ่ายภาพหรือระบบการบันทึกข้อมูล ซึ่งความละเอียดของภาพขึ้นกับระดับความสูงของวงโคจร ความสามารถของระบบที่บันทึก และสภาพบรรยากาศของโลกขณะพลังงานสะท้อนกลับ
5) ผลิตภัณฑ์ข้อมูล เป็นข้อมูลที่ได้รับทั้งในแบบข้อมูลเชิงตัวเลขและรูปภาพ
การวิเคราะห์ข้อมูล (Data analysis)
ประกอบด้วยการวิเคราะห์ข้อมูล การแปลตีความ การผลิต และการนำไปใช้
6) กระบวนการแปลภาพ ซึ่งอาจใช้ทั้งวิธีด้วยสายตา และ/หรือ ด้วยคอมพิวเตอร์
7) ผลิตภัณฑ์สารสนเทศ
ที่มา
http://www.scitu.net/gcom/?p=773#sthash.KmbAcQZl.dpuf
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:

ประเภทของรีโมทเซนซิง


ระบบรีโมทเซนซิง ได้แบ่งประเภทของการสำรวจระยะไกลออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ตามแหล่งกำเนิดพลังงาน คือ

1. ระบบพาสซีฟ (Passive remote sensing) เป็นระบบที่นิยมใช้ ในกระบวนการรีโมทเซนซิง โดยมีแหล่งพลังงานที่เกิดตามธรรมชาติ คือดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เรียกว่า Electro-Magnetic – EM ซึ่งทำหน้าที่เสมือนสื่อการส่งผ่านระหว่างวัตถุเป้าหมายและอุปกรณ์บันทึกข้อมูล ระบบนี้จะรับและบันทึกข้อมูลส่วนใหญ่ในเวลากลางวัน เพราะจำเป็นต้องอาศัยพลังงาน EM จากดวงอาทิตย์ เพื่อให้วัตถุภาคพื้นดินสะท้อนกลับสู่บรรยากาศ แล้วใช้ Sensor ในการตรวจวัดพลังงานการสะท้อนนั้น ดังนั้นในระบบพาสซีฟ จึงไม่เหมาะกับการรับข้อมูลในช่วงฤดูฝนเนื่องจากมีข้อจำกัดด้านสภาวะอากาศ จากเมฆ หมอก และฝน เพราะไม่ทะลุเมฆ
2. ระบบแอคทีฟ (Active remote sensing) เป็นระบบที่แหล่งพลังงานเกิดจากการสร้างขึ้นแล้วจึงส่งผ่านพลังงานไปยังวัตถุเป้าหมาย จึงสามารถใช้ได้ทั้งเวลากลางวันและกลางคืน เช่น ระบบเรดาร์ (radar) ซึ่งใช้เครื่องมือในการสร้างพลังงานช่วงคลื่นไมโครเวฟ และระบบไลดาร์ (lidar) ซึ่งสร้างพลังงานในช่วงคลื่นวิทยุ หรือลำแสงเลเซอร์ หลักการทำงานของระบบนี้จะเป็นการส่งผ่านพลังงานไปยังพื้นที่เป้าหมายแล้วสะท้อนกลับ (backscattered) มายังเครื่องรับสัญญาณ ระบบนี้จึงไม่มีข้อจำกัดด้านเวลาและสภาวะอากาศ เนื่องจากช่วงคลื่นดังกล่าวจะเป็นช่วงคลื่นยาวที่สามารถทะลุทะลวงผ่านเมฆ หมอก และฝนได้ อย่างไรก็ตามข้อมูลที่ได้จากทั้งสองระบบสามารถนำมาใช้ในการแปลตีความร่วมกันได้ จึงเป็นการเพิ่มศักยภาพในการแปลและลดปัญหาในการรับข้อมูลในพื้นที่ซึ่งมีข้อจำกัดด้านเวลาและสภาวะอากาศ


ที่มา
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:

ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับงานรีโมทเซนซิง


ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่ส่งผ่านจากดวงอาทิตย์โดยการแผ่รังสี พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบไปด้วย สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า โดยที่ทิศทางของสนามไฟฟ้าและทิศทางของสนามแม่เหล็ก มีการเคลื่อนที่ของคลื่นตั้งฉากซึ่งกันและกัน (แบบฮาร์โมนิค (Hamonic) คือ มีช่วงซ้ำและจังหวะเท่ากันในเวลาหนึ่งและมีความเร็วเท่าแสง) ซึ่งมีความสัมพันธ์กันดังนี้ 


คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบไปด้วยคลื่นที่มีความยาวช่วงคลื่นในหลากหลายช่วงคลื่น ตั้งแต่สั้นที่สุดไปจนถึงยาวที่สุด ซึ่งในแต่ละช่วงคลื่นจะมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ความยาวคลื่นและความถี่คลื่นมีความสัมพันธ์กันแบบผกผัน กล่าวคือ ถ้าความยาวคลื่นมาก ความถี่จะน้อย หรือความยาวคลื่นน้อย ความถี่จะมาก โดยทั่วไป หน่วยวัดความยาวคลื่นที่ใช้ในงานรีโมทเซนซิง มักใช้เป็น ไมโครเมตร



ตาราง แสดงประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่มา: ศุทธินี ดนตรี, ความรู้พื้นฐานด้านการสำรวจจากระยะไกล (Remote Sensing), 2544, หน้า 3-7 ถึง 3-8
ประเภทคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ความยาวช่วงคลื่น
ความถี่
คุณสมบัติ
1. รังสีแกมมา (gamma ray)
< 0.03 nm.
> 3,000 THz
ถูกดูดกลืนทั้งหมดโดยชั้นบรรยากาศชั้นบน จึงไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์ในการสำรวจจากระยะไกล
2. รังสีเอกซ์ (x-ray)
0.03-3.0 nm.
> 3,000 THz
ถูกดูดกลืนทั้งหมดโดยชั้นบรรยากาศชั้นบนเช่นกัน จึงไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์ในการสำรวจจากระยะไกล
3. รังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet)
0.03-0.4 mm
750-3,000 THz
ช่วงคลื่นสั้นกว่า 0.3 mm ถูกดูดซึมทั้งหมดโดยโอโซน (O3) ในบรรยากาศชั้นบน
4. คลื่นอัลตราไวโอเลตที่ใช้ในการถ่ายภาพ  
(photographic ultraviolet band)
0.03-0.4 mm
750-3,000 THz
ช่วงคลื่นนี้สามารถผ่านชั้นบรรยากาศได้ สามารถถ่ายภาพด้วยฟิล์มถ่ายรูป แต่มีการกระจายในชั้นบรรยากาศเป็นอุปสรรค
5. คลื่นตามองเห็น (visible)
0.4-0.7 mm
430-750 THz
เป็นช่วงคลื่นที่บันทึกด้วยฟิล์มถ่ายภาพและอุปกรณ์บันทึกภาพได้ดี โดยเป็นช่วงคลื่นที่ดวงอาทิตย์มีการสะท้อนพลังงานสูงสุด (reflected energy peak ที่ 0.5 mm) ช่วงคลื่นนี้แบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มที่ตอบสนองต่อสายตามนุษย์ คือ
ประเภทคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ความยาวช่วงคลื่น
ความถี่
คุณสมบัติ


0.4-0.5 mm. ช่วงคลื่นสีน้ำเงิน
0.5-0.6 mm. ช่วงคลื่นสีเขียว
0.6-0.7 mm. ช่วงคลื่นสีแดง
ซึ่งเป็นแม่สีแสงที่ก่อให้เกิดสีต่างๆ ที่เรามองเห็นในธรรมชาติ
6. คลื่นอินฟราเรด (infrared)
แบ่งออกเป็นช่วงคลื่นย่อย ดังนี้


ช่วงคลื่นระหว่าง 0.7-0.9 mm สามารถถ่ายภาพด้วยฟิล์มพิเศษ เรียกว่า photographic infrared film และเป็นช่วงที่โลกสะท้อนพลังงานสูงสุดที่ 9.7 mm
6.1 อินฟราเรดใกล้ (near infrared)
0.7-1.3 mm
230-430 THz
มีประโยชน์ต่อการศึกษาด้านพืชพรรณ การแยกแยะดินกับน้ำ
6.2 อินฟราเรดคลื่นสั้น
(short wave infrared)
1.3-3.0 mm
100-230 THz
มีประโยชน์ต่อการศึกษาด้านการใช้ที่ดินแร่ธาตุ
6.3 อินฟราเรดคลื่นกลาง
(middle wave infrared)
3.0-8.0 mm
38-100 THz
มีประโยชน์ด้านการแยกแยะแร่ธาตุวัตถุสะท้อนแสงสูง
6.4 อินฟราเรดความร้อน
(thermal infrared)
8.0-14.0 mm
22-38 THz
ใช้ศึกษาโรคพืชเนื่องจากความร้อน ความแตกต่างของความร้อนในพื้นที่ศึกษา ความแตกต่างของความชื้นของดิน
6.5 อินฟราเรดไกล (far infrared)
14.0 mm – 1 mm.
0.3-22 THz
ไม่ปรากฏการประยุกต์ใช้เพราะคลื่นนี้จะถูกชั้นบรรยากาศดูดกลืนจนเกือบทั้งหมด
7. คลื่นไมโครเวฟ (microwave)
แบ่งตามขนาดความยาวคลื่นได้
3 กลุ่มย่อย
0.1-30.0 cm.

เป็นช่วงคลื่นยาวที่สามารถทะลุผ่านหมอก เมฆ และฝนได้ สามารถบันทึกข้อมูลได้ทั้งระบบพาสซีฟและแอคทีฟ
7.1 ช่วงคลื่นขนาดมิลลิเมตร
1.0-10.0 mm.
30-300 GHz
7.2 ช่วงคลื่นขนาดเซนติเมตร
1.0-10.0 mm.
3-30 GHz
7.3 ช่วงคลื่นขนาดเดซิเมตร
0.1-1.0 dm.
0.3-3 GHz
8. คลื่นเรดาร์ (radar)
มีแบ่งย่อยเป็นช่วงคลื่นที่สำคัญ ดังนี้
0.1-30.0 cm.
30-300 MHz
เป็นระบบแอคทีฟ ที่สามารถทะลุผ่านหมอก เมฆ และฝนได้
8.1 Ka band
10 mm.

8.2 X band
30 mm.

8.3 L band
25 cm.

9. คลื่นวิทยุ (radio)
1 m. – 100 km.
3 KHz–300 MHz
เป็นช่วงคลื่นที่ยาวที่สุด บางครั้งมีเรดาร์อยู่ในช่วงนี้ด้วย

ทีมา
http://www.scitu.net/gcom/?p=784
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:

แหล่งพลังงานและการแผ่รังสี


แสงสว่างเป็นรูปหนึ่งของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแผ่รังสีเป็นไปตามทฤษฎีของคลื่น ส่วนพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีอนุภาค (Particle Theory) กล่าวคือ การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยหน่วยอิสระที่เรียกว่า โฟตอน (Photon) หรือควอนต้า (Quanta) พลังงานแต่ละควอนต้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น ดังนี้


พลังงานเป็นสัดส่วนผกผันกับความยาวคลื่น คือ ความยาวคลื่นมากให้พลังงานต่ำ ซึ่งมีความสำคัญในการสำรวจข้อมูลระยะไกล เช่น ไมโครเวฟจากพื้นโลก จะยากต่อการบันทึกมากกว่าพลังงานในช่วงคลื่นสั้นกว่า ฉะนั้น การบันทึกพลังงานช่วงคลื่นยาว ต้องบันทึกพลังงานในบริเวณกว้างและใช้เวลานานพอ
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่สำคัญที่สุดของการสำรวจข้อมูลระยะไกล อย่างไรก็ตาม สสารทุกชนิดที่มีอุณหภูมิชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าองศาสัมบูรณ์ (0 องศาเคลวิน K หรือ 273 องศาเซลเซียส C) สามารถเปล่งหรือแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น วัตถุพื้นผิวโลกถือว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ขนาดและส่วนประกอบของช่วงคลื่นแตกต่างกันไป พลังงานแผ่ออกมามากน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของพื้นผิววัตถุ โดยสามารถคำนวณได้จากกฎของ Stefan-Boltzmann ดังนี้
พลังงานทั้งหมดที่แผ่จากวัตถุจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสมบูรณ์กำลัง 4 ดังนั้น พลังงานที่แผ่ออกมาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โดยความจริงกฎนี้จะใช้กับเทหวัตถุสีดำ (Black Body) ซึ่งหมายถึง “วัตถุหรือมวล ๆ หนึ่งที่สามารถดูดกลืนพลังงานทั้งหมดที่กระทบและจะแผ่พลังงานในปริมาณที่มากที่สุดที่ทุก ๆ อุณหภูมิ” เทหวัตถุสีดำจึงเป็นสิ่งสมมติฐานขึ้น เพราะไม่มีสสารใด ๆ ในโลกที่มีคุณสมบัติดังกล่าว แต่มีสภาพใกล้เคียงเท่านั้น
พลังงานที่แผ่ออกมาจะแปรผันกับอุณหภูมิของวัตถุและความยาวช่วงคลื่น ซึ่งสามารถคำนวณหาพลังงานต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่สำหรับความยาวคลื่นที่กำหนดจากกฎของ Planck
นอกจากนี้ เมื่อทราบอุณหภูมิสามารถคำนวณหาความยาวคลื่นที่ให้พลังงานสูงสุด จากกฎการแทนที่ของ Wien (Wien’s Displacement Law)
จากสมการสรุปได้ว่า อุณหภูมิของผิวพื้นโลกประมาณ 300 องศาเคลวิน °K แผ่พลังงานสูงสุดที่ความยาวคลื่นประมาณ 9.7 ไมโครเมตร การแผ่รังสีนี้มีความสัมพันธ์กับความร้อนผิวโลก จึงมักเรียกรังสีที่แผ่ออกมานี้ว่า อินฟราเรดความร้อน ซึ่งไม่สามารถมองเห็นและถ่ายภาพได้ด้วยกล้องธรรมดา ต้องใช้ Radiometer หรือ Scanner ดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงสุดที่ความยาวคลื่นประมาณ 0.5 ไมโครเมตร ในช่วงคลื่นสีเขียวซึ่งตามนุษย์และฟิล์มถ่ายภาพสามารถรับช่วงคลื่นนี้ได้
















ที่มา
http://www.scitu.net/gcom/?p=793

เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:

ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ

ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ




ดวงอาทิตย์ เป็นแหล่งกำเนิดพลังงาน ได้ส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ผ่านบรรยากาศสู่พื้นผิวโลกและสะท้อนผ่านบรรยากาศกลับสู่เครื่องรับสัญญาณ เป็นเหตุให้ลักษณะของบรรยากาศโลกเป็นปัจจัยมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงไปทั้งขนาดและทิศทาง ทั้งนี้อนุภาคที่อยู่ในชั้นบรรยากาศซึ่งประกอบไปด้วย ฝุ่นละออง ไอน้ำ และก๊าซต่าง ๆ จะทำปฏิสัมพันธ์กับพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 3 กระบวนการ คือ การดูดกลืน การหักเห และการกระจัดกระจาย ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้
การดูดกลืน (Absorption)
การดูดกลืนทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ก๊าซบางชนิดและไอน้ำมีความสามารถดูดกลืนพลังงานที่ความยาวช่วงคลื่นบางคลื่น
1) ก๊าซออกซิเจนและโอโซน ดูดกลืนแสงที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่อัลตราไวโอเลตลงมาถูกดูดกลืนจนหมดในบรรยากาศชั้นสูง ระหว่าง 23 – 30 กิโลเมตร ส่วนช่วงคลื่น 0.1 – 0.3 ไมโครเมตร ถูกดูดกลืนโดยก๊าซโอโซนในชั้นโอโซนโพสเฟียร์ บางส่วนสะท้อนกลับสู่อวกาศ ทำให้ไม่มีรังสีเหล่านี้เล็ดลอดมายังผิวโลกเลย
2) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีการดูดกลืนมากในช่วงคลื่นประมาณ 15 ไมโครเมตร ในชั้นสตราโตสเฟียร์ชั้นล่าง
3) ไอน้ำ ส่วนใหญ่กระจายตัวอยู่ในชั้นโทรโปสเฟียร์ ซึ่งอยู่ส่วนล่างของชั้นบรรยากาศ ระดับต่ำกว่า 10 กิโลเมตร สามารถดูดกลืนพลังงานจากดวงอาทิตย์และโลกได้ดีที่สุดเกือบทุกช่วงคลื่น ยกเว้นช่วงคลื่นต่ำกว่า 0.7 ไมโครเมตร ลงไป และดูดกลืนสูงสุดในช่วงคลื่นประมาณ 6 ไมโครเมตร
การดูดกลืนพลังงานเกิดขึ้นทั้งในช่วงคลื่นสั้นและช่วงคลื่นยาว แต่ก็มีบางช่วงคลื่นที่สามารถทะลุทะลวงหรือผ่านชั้นบรรยากาศลงมาที่ผิวโลกได้ เรียกว่า หน้าต่างบรรยากาศ (Atmospheric Window) ซึ่งปรากฏในช่วงคลื่นแสงสว่าง คือ 0.3 – 0.7 ไมโครเมตร และช่วงคลื่นอินฟราเรดสะท้อนและอินฟราเรดความร้อนยกเว้น 9.6 ไมโครเมตร ซึ่งดูดกลืนโดยก๊าซโอโซน หน้าต่างบรรยากาศเหล่านี้มีประโยชน์ต่อการพิจารณาเลือกระบุอุปกรณ์บันทึกภาพให้สัมพันธ์กับการตอบสนองของช่วงคลื่นต่าง ๆ
เราไม่สามารถนำทุกคลื่นมาใช้ประโยชน์ได้ทั้งหมด แต่ต้องเลือกใช้เฉพาะที่สามารถผ่านหน้าต่างบรรยากาศได้เท่านั้น ซึ่งมีประมาณร้อยละ 50 ของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด และเป็นเงื่อนไขสำคัญต่อการออกแบบการรับสัญญาณช่วงคลื่นต่าง ๆ ของดาวเทียม หรือในการสร้างรีโมทเซนซิงประเภทต่าง ๆ ได้แก่
คลื่นตามองเห็น : Optical Wavelengths .30-15 mm
1. คลื่นสะท้อน : Reflective 0.38-3.0 mm
คลื่นตามองเห็น : Visible Wavelengths 0.38-0.72 mm
คลื่นสะท้อน – คลื่นอินฟราเรด : Reflective – Infrared Wavelengths 0.72-3.0 mm
2. คลื่นอินฟาเรดความร้อน : Thermal หรือ Emissive Wavelengths 7.0-15.0 mm
คลื่นอินฟราเรดไกล : Far Infrared
3. คลื่นไมโครเวฟ : Microwave
ระบบเรดาร์และพาสซีฟไมโครเวฟ (radar and passive microwave)
การหักเห
การหักเหเป็นปรากฏการณ์ที่คลื่นเปลี่ยนเส้นทางเดิน ทั้งนี้เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน ปริมาณการหักเหขึ้นกับค่าดัชนีการหักเห ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างความเร็วของแสงในสูญญากาศกับความเร็วของแสงในชั้นบรรยากาศนั้น ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งที่บันทึกลงบนข้อมูลภาพ อย่างไรก็ตามสามารถปรับแก้ได้โดยกระบวนการปรับแก้ในภายหลัง รูปแบบของการหักเหและกระจัดกระจายขึ้นอยู่กับความแปรปรวนของสภาวะอากาศและองค์ประกอบของอนุภาคในบรรยากาศในขณะนั้น ๆ ด้วย
การกระจัดกระจาย (Scattering)
    การกระจัดกระจายคือการที่คลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบอนุภาคในบรรยากาศ แล้วทำให้เกิดการกระจัดกระจายของคลื่นในบางช่วงคลื่น ส่งผลต่อความคมชัดของสัญญาณภาพ ซึ่งสามารถแบ่งลักษณะการกระจัดกระจายได้เป็น 3 รูปแบบ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นและขนาดอนุภาคที่ไปกระทบ ดังนี้
    • การกระจัดกระจายแบบเรย์เล (Rayleigh Scatter) – เกิดขึ้นเมื่อความยาวช่วงคลื่นมีขนาดมากกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของอนุภาคที่คลื่นไปกระทบ (เช่น ก๊าซ) ซึ่งจะเกิดในช่วงคลื่นสั้นมากกว่าช่วงคลื่นยาว ยิ่งช่วงคลื่นสั้นจะยิ่งมีการกระจัดกระจายมาก มีผลทำให้ความคมชัดของภาพน้อยลง ส่วนใหญ่จะปรากฏเป็นสีเทาปนฟ้า (คลื่นสั้น)
    • การกระจัดกระจายแบบมี (Mie Scatter) – เกิดเมื่อความยาวช่วงคลื่นมีขนาดเท่ากับเส้นผ่าศูนย์กลางของอนุภาคในบรรยากาศ มีไอน้ำและฝุ่นละอองเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการกระจัดกระจายแบบนี้ มักจะเกิดในช่วงคลื่นที่มีขนาดยาวกว่าแบบเรย์เล เช่น ในสภาวะที่มีเมฆปกคลุม มีผลทำให้เกิดเป็นลักษณะหมอกควัน สีแดง
    • การกระจัดกระจายแบบผสม (Nonselective Scatter) – เกิดเมื่อเส้นผ่าศูนย์กลางของอนุภาคมีขนาดใหญ่กว่าความยาวช่วงคลื่นที่ตกกระทบ เช่น หยดน้ำ ฝน ฝุ่นละออง ไอน้ำ และหมอก มักจะเกิดการกระจายในช่วงคลื่น Visible และ Reflected Infrared ในกรณีที่การกระจัดกระจายของกลุ่มคลื่นตามองเห็น (Visible) สะท้อนสูงเท่ากันทุกคลื่น จะเห็นเมฆเป็นสีขาว การกระจัดกระจายแบบนี้มักเห็นอยู่ในรูปของเมฆ หมอก ควัน ซึ่งปิดทับข้อมูลภาพในบางส่วน

ที่มา

เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:

ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับสิ่งปกคลุมผิวโลก

ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับสิ่งปกคลุมผิวโลก
เราสามารถจำแนกวัตถุต่าง ๆ ออกจากกันได้เนื่องจากความแตกต่างกันของลักษณะปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งปกคลุมผิวโลกกับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าใน 3 ลักษณะ คือ ในการสะท้อน การดูดกลืน และการส่งผ่านพลังงาน ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ในสมการ


การสะท้อน (Reflection)
ปัจจัยที่มีผลต่อรูปแบบการสะท้อนขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิว มุมตกกระทบ ความยาวคลื่นที่ตกกระทบ มุมโพราไรเซชั่น รวมทั้งความสามารถและอัตราการสะท้อนแสงผิว ซึ่งเกิดการสะท้อนใน 3 ลักษณะ



1) การสะท้อนกลับหมด – เกิดจากพื้นผิวของวัตถุที่มีลักษณะราบเรียบมาก มุมตกเท่ากับมุมกระทบ การสะท้อนมีลักษณะไปในทิศทางเดียวกันหมด ถือเป็นรูปแบบเชิงทฤษฎี
2) การสะท้อนแบบกระจาย – เกิดจากพื้นผิวที่มีความขรุขระมักเกิดในช่วงคลื่นแสงสว่าง เป็นการสะท้อนแบบกระจัดกระจายไปทุกทิศทุกทางอย่างสม่ำเสมอ ถือเป็นรูปแบบเชิงทฤษฎีเช่นกัน
3) การสะท้อนแบบผสมผสาน – เป็นการสะท้อนในความเป็นจริง ที่มักจะใกล้เคียงแบบใดแบบหนึ่งแต่ก็ยังมีการผสมผสานกันอยู่

การดูดกลืนหรือดูดซับ (Absorption)
ปริมาณการดูดกลืนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติพื้นผิวตามความยาวช่วงคลื่น พลังงานที่ถูกวัตถุดูดกลืนไปจะถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปความร้อน จึงทำให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้นและเป็นต้นกำเนิดพลังงาน สามารถแผ่พลังงาน (emittion) ในช่วงคลื่นอินฟราเรดหรือ อินฟาเรดความร้อน ซึ่งตรวจวัดได้ทั้งกลางวันและกลางคืน เป็นประโยชน์ต่องานรีโมทเซนซิง
การส่งผ่าน (Transmission)
เมื่อพลังงานส่วนที่ไม่เกิดการสะท้อนจะถูกดูดกลืนและส่งผ่านสู่ชั้นที่ลึกลงไป
ที่มา
http://www.scitu.net/gcom/?p=826
เขียนโดย ที่ ไม่มีความคิดเห็น:
สมัครสมาชิก: ความคิดเห็น (Atom)