วัตถุประสงค์

เนื้อหา

• ความจำเป็นในการสำรวจธรรมชาติและทรัพยากร
• เทคโนโลยีกับการสำรวจธรรมชาติ
• เทคโนโลยีรีโมทเซนซิง
• การแปลความหมายของข้อมูล
• ตัวอย่างดาวเทียมสำรวจ
• การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีรีโมทเซนซิง

ความจำเป็นในการสำรวจธรรมชาติ และทรัพยากร

ธรรมชาติ เป็นระบบที่มีพลวัตร มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดอย่างค่อยเป็นค่อยไป มีรูปแบบที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ทะเลมีระดับน้ำขึ้นน้ำลง ในแต่ละวัน ชายฝั่งทะเลมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากพลังงานของคลื่นลม และกระแสน้ำ ป่าไม้มีการรุกคืบของพืชบางชนิด และการถอยร่นของพืชอีกบางชนิด ภูเขามีการกัดกร่อน และถูกลมพัดพาให้เปลี่ยนรูปทรง ในบางกรณีการเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นอย่างเฉียบพลัน เช่น เกิดคลื่นทสุนามิ (tsunami) พายุรุนแรงทำให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่ มีอำนาจในการทำลายชายฝั่งอย่างมาก พายุก่อให้เกิดฝนตกหนัก ทำให้เกิดน้ำป่าไหลหลาก เกิดน้ำท่วมเป็นบริเวณกว้าง หรือเกิดการเปลี่ยนแปลงทิศทางไหลของแม่น้ำลำธาร พายุฝนตกหนักอาจก่อให้เกิดแผ่นดินถล่ม อาจเกิดไฟป่าทำให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของป่าอย่างเฉียบพลัน นอกจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติดังกล่าว

กิจกรรมของมนุษย์นับเป็นส่วนสำคัญในการเปลี่ยนแปลงสภาวะแวดล้อมด้วยเช่นกัน มนุษย์เปลี่ยนแปลงสภาพป่า หรือท้องทุ่ง ให้เป็นพื้นที่เกษตรกรรม เป็นเมือง เป็นถนนหนทาง มนุษย์สร้างเขื่อนสร้างฝายเปลี่ยนที่ลุ่มเป็นทะเลสาบ เปลี่ยนเส้นทางไหลของน้ำ

มนุษย์นำพลังงานของโลกมาใช้ทั้งในรูปของพลังงานชีวภาพ ด้วยกระบวนการเกษตรกรรม ในรูปพลังงานเชื้อเพลิง ด้วยกระบวนการอุตสาหกรรม การเปลี่ยนสมดุลย์พลังงานที่มนุษย์ก่อขึ้นก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสมดุลย์ของสภาวะแวดล้อม กลายเป็นมลภาวะที่ก่อให้เกิดความเสื่อมโทรมของสภาวะแวดล้อม ทำลายธรรมชาติ และย้อนกลับมาทำลายสุขอนามัยของมนุษย์ในที่สุด

การสำรวจธรรมชาติ อาจเกิดจากวัตถุประสงค์ด้านใดด้านหนึ่งดังนี้ เพื่อจะได้ทราบถึงสถานภาพของสภาวะแวดล้อมว่าอยู่ในสภาวะใด ช่วงเสื่อมโทรม ช่วงเสถียร หรือช่วงพัฒนาการ เพื่อจะได้จัดการสิ่งแวดล้อม และทรัพยากรได้อย่างเหมาะสม พยายามสร้างสภาวะเสถียรให้กับธรรมชาติ และป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติที่จะก่อให้เกิดความเสียหายต่อมนุษย์ วัตถุประสงค์ในลักษณะนี้เกิดจากสำนึกในความรับผิดชอบต่อธรรมชาติ ในฐานะที่มนุษย์เป็นผู้ที่ก่อกิจกรรม และสร้างอุปสงค์ต่อการใช้ทรัพยากรอย่างมาก จึงต้องการใช้ทรัพยากรให้มีประสิทธิภาพที่สุด เพื่อจะได้ทราบถึงขีดความสามารถในการนำทรัพยากรไปใช้ อันเกิดจากความต้องการแข่งขันในการเข้าใช้ทรัพยากรก่อนผู้อื่น ซึ่งเป็นแนวคิดในเชิงการขยายอิทธิพลที่พัฒนารูปแบบมาจากการทำสงครามแย่งทรัพยากรมาเป็นรูปแบบสงครามธุรกิจ วัตถุประสงค์ในลักษณะนี้ได้ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมและวัฒนธรรมต่างๆ ของโลกมามากมาย อย่างไรก็ตามกระแสความคิดด้านนี้ยังเป็นด้านหลัก เพราะมนุษย์ยังไม่เจริญพอที่จะใช้เกณฑ์คุณธรรมมาวัดระดับการพัฒนาได้ จึงยังคงใช้เกณฑ์ทางเศรษฐกิจ ซึ่งเป็นระดับที่สูงกว่าการใช้กำลังอำนาจแบบโบราณเพียงเล็กน้อยมาเป็นดัชนีวัดการพัฒนาอยู่ ู่

 

เทคโนโลยีกับการสำรวจธรรมชาติ

ขั้นตอนพื้นฐานของการสำรวจธรรมชาติมักประกอบขึ้นด้วย

• การสำรวจ ให้ทราบถึงขอบเขตพื้นที่
• การจำแนกสิ่งที่ต้องการสำรวจ เพื่อกำหนดสภาวะ หรือ ลักษณะการเปลี่ยนแปลง
• การตรวจวัดเชิงปริมาณต่อสิ่งที่ต้องการสำรวจ

ในการสำรวจธรรมชาติเพื่อให้ทราบสถานะ และลักษณะการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติจึงต้องคำนึงถึง

ขอบเขตเชิงพื้นที่ของสภาวะธรรมชาติ และการเปลี่ยนแปลงที่สนใจ  สภาวะธรรมชาติ หรือการเปลี่ยนแปลงของสภาวะธรรมชาติที่สนใจอาจครอบคลุมพื้นที่ไม่กี่ตารางเมตรไปจนเป็นพื้นที่หลายตารางกิโลเมตร เช่นสภาวะความอุดมสมบูรณ์ของป่า  การเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำในบ่อ ในบึง  หรือ ในอ่าว  การแพร่กระจายของโรคพืช เกิดขึ้นเป็นแปลง หรือลุกลามเป็นจังหวัด ฯลฯ

ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงที่สนใจ มีช่วงเวลานับแต่เริ่มต้นจนสิ้นสุดสั้นยาวอย่างไร เช่น การเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศ การเปลี่ยนแปลงทางธรณีมักใช้เวลาเป็นล้านปี การเปลี่ยนแปลงขยายตัวของเมืองจะสังเกตเห็นได้ชัดถ้ามีการสังเกตุเป็นรายปี  การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำขึ้นน้ำลง เกิดขึ้นทุกวัน  เป็นต้น

คุณภาพและปริมาณของธรรมชาติ และการเปลี่ยนแปลงที่สนใจ  มีความแตกต่างกันมากน้อยเพียงใด เช่นการสำรวจสภาวะของป่าไม้ จะต้องพิจารณาถึงความอุดมสมบูรณ์ ความหลากหลายของพันธุ์ไม้ รูปทรงและพื้นที่ของป่า  คุณภาพและปริมาณที่เหล่านี้สามารถสังเกตุได้หรือไม่  อุณหภูมิที่สูงขึ้น 3 องศาเซลเซียสบอกสภาวะการเปลี่ยนแปลงของน้ำทะเล และอุณหภูมิเฉลี่ยของเมืองเหมือนกันหรือไม่       

ในการสำรวจดังกล่าว อาจเลือกแนวทางในการสำรวจ และตรวจวัดด้วยการลงสำรวจในพื้นที่ หรือด้วยการใช้เทคโนโลยีรีโมทเซนซิงช่วยในการสำรวจ หรือใช้ทั้งสองแนวทางผสมกัน

การสำรวจตรวจวัดในพื้นที่ (in situ sensing) เป็นการสำรวจโดยผู้สำรวจนำเครื่องมือวัดเข้าไปในพื้นที่ที่ต้องการสำรวจ เช่น เมื่อต้องการสำรวจคุณภาพน้ำทะเลก็สามารถดำเนินการได้โดยลงเรือสำรวจ แล้วออกไปตรวจวัดน้ำในทะเล หรือการติดเครื่องมือวัดไว้กับทุ่นลอย แล้วใช้วิทยุส่งข้อมูลที่วัดได้มายังสถานีรับ  การตรวจวัดความอุดมสมบูรณ์ของดิน ด้วยการใช้เครื่องมือวัดไปตรวจดินให้ทั่วพื้นที่ที่ต้องการศึกษา 

การตรวจวัดด้วยเทคโนโลยีรีโมทเซนซิง (remote sensing) เป็นการสำรวจจากระยะไกล  โดยเครื่องมือวัดไม่มีการสัมผัสกับสิ่งที่ต้องการตรวจวัดโดยตรง  กระทำการสำรวจโดยให้เครื่องวัดอยู่ห่างจากสิ่งที่ต้องการตรวจวัด โดยอาจติดตั้งเครื่องวัดเช่น กล้องถ่ายภาพ ไว้ยังที่สูง บนบอลลูน บนเครื่องบิน ยาวอวกาศ หรือดาวเทียม แล้วอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ หรือสะท้อนมาจากสิ่งที่ต้องการสำรวจเป็นสื่อในการวัด

เทคโนโลยีรีโมทเซนซิง

เมื่อกล่าวถึงเทคโนโลยีรีโมทเซนซิง  มีองค์ประกอบที่จะต้องพิจารณาคือ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic waves)

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบหนึ่งการถ่ายเทพลังงาน จากแหล่งที่มีพลังงานสูงแผ่รังสีออกไปรอบๆ  โดยมีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ

ความยาวคลื่น(l) โดยอาจวัดเป็น nanometre (nm) หรือ micrometre (mm) และ ความถี่คลื่น(f) ซึ่งจะวัดเป็น hertz (Hz)  โดยคุณสมบัติทั้งสองมีความสัมพันธ์ผ่านค่าความเร็วแสง ในรูป  c = fl

พลังงานของคลื่น  พิจารณาเป็นความเข้มของกำลังงานหรือฟลักซ์ของการแผ่รังสี (มีหน่วยเป็น พลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ = joule s^-1 m^-2 = watt m^-2) ซึ่งอาจวัดจากความเข้มที่เปล่งออกมา (radiance)  หรือความเข้มที่ตกกระทบ(irradiance)

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ถูกจำแนกออกตามย่านความยาวคลื่นต่างๆ  จากคลื่นสั้นไปคลื่นยาวดังนี้คือ

• ช่วงรังสีแกมมา (gamma ray : l < 0.1 nm) และช่วงรังสีเอ็กซ์ (x-ray : 0.1 nm < l < 300 nm) เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง แผ่รังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ หรือจากสารกัมมันตรังสี
• ช่วงอัลตราไวโอเลต เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง เป็นอันตรายต่อเซลสิ่งมีชีวิต
• ช่วงคลื่นแสง เป็นช่วงคลื่นที่ตามนุษย์รับรู้ได้ ประกอบด้วยแสงสีม่วง ไล่ลงมาจนถึงแสงสีแดง
• ช่วงอินฟราเรด เป็นช่วงคลื่นที่มีพลังงานต่ำ ตามนุษย์มองไม่เห็น  จำแนกออกเป็น อินฟราเรดคลื่นสั้น และอินฟราเรดคลื่นความร้อน
• ช่วงคลื่นวิทยุ (radio wave) เป็นช่วงคลื่นที่เกิดจากการสั่นของผลึกเนื่องจากได้รับสนามไฟฟ้า หรือเกิดจากการสลับขั้วไฟฟ้า สำหรับในช่วงไมโครเวฟ มีการให้ชื่อเฉพาะ เช่น W-band, V-band, O-band, Ka-band, K-band, Ku-band, X-band, C-band, S-band, L-band, และ P-band

ประเภท	ความยาวคลื่น	ความถี่
อัลตราไวโอเลต (ultraviolet)	100 A  - 0.4 mm	750 – 3500 THz
คลื่นแสง (visible light)	0.4 - 0.7 mm	430 – 750 THz
อินฟราเรด (infrared)
อินฟราเรดใกล้ (near IR)	0.7 - 1.3 mm	230 – 430 THz
อินฟราเรดคลื่นสั้น (shortwave IR)	1.3 - 8 mm	38 – 230 THz
อินฟราเรดความร้อน (thermal IR)	8 -14 mm	22 – 38 THz
อินฟราเรดไกล (far IR)	14 - 1 mm	0.3 – 22 THz
คลื่นวิทยุ (radio wave)
ไมโครเวฟ (microwave)	0.1  - 1 mm	0.3 THz – 3 GHz
คลื่นสั้น (HF)	1 mm  - 100 m	3 – 300  MHz
คลื่นกลาง (MF)	0.1  - 1 km	0.3 – 3 MHz
คลื่นยาว (LF)	1  - 10 km	30 – 300 KHz
คลื่นยาวมาก (VLF)	10  - 100 km	3 – 30 KHz

ความยาวช่วงคลื่นและความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เช่น ดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิ 6000 K จะแผ่พลังงานในช่วงคลื่นแสงมากที่สุด  วัตถุต่างๆ บนพื้นโลกส่วนมากจะมีอุณหภูมิประมาณ  300 K จะแผ่พลังงานในช่วงอินฟราเรดความร้อนมากที่สุด

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ จะถูกโมเลกุลอากาศ และฝุ่นละอองในอากาศดูดกลืน และขวางไว้ทำให้คลื่นกระเจิงคลื่นออกไป  คลื่นส่วนที่กระทบถูกวัตถุจะสะท้อนกลับ และเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศมาตกสู่อุปกรณ์วัดคลื่น 

เนื่องจากวัตถุต่างๆ มีคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ช่วงคลื่นต่างๆ ไม่เหมือนกัน  ดังนั้นเราจึงสามารถใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการสำรวจจากระยะไกลได้  รูปต่อไปนี้แสดงลักษณะการสะท้อนแสงเปรียบเทียบระหว่างวัตถุต่างชนิดกันที่ช่วงคลื่นต่างๆ กัน

ความสามารถในการสะท้อนแสงของวัตถุต่างๆ บนพื้นโลกสามารถสรุปได้ดังนี้ 

• น้ำสะท้อนแสงในช่วงแสงสีน้ำเงินได้ดี และดูดกลืนคลื่นในช่วงอื่นๆ  และให้สังเกตว่าน้ำจะดูดกลืนคลื่น IR ช่วง 0.91 mm ในช่วงนี้ได้ดีมาก
• ดินสะท้อนแสงในช่วงคลื่นแสงได้ดีทุกสี
• พืชสะท้อนแสงช่วงสีเขียวได้ดี และสะท้อนช่วงอินฟราเรดได้ดีกว่าน้ำและดินมาก

เครื่องมือวัด (sensors)

เครื่องมือวัดในเทคโนโลยีรีโมทเซนซิงคือเครื่องมือที่วัดพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องมือซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีคือกล้องถ่ายรูป กล้องถ่ายวีดีโอ  และเรดาร์ โดยเครื่องมือวัดจะประกอบด้วยส่วนสำคัญสามส่วนคือ

• ส่วนรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (receiver) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่รับ และขยายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้มีความเข้มเพียงพอที่จะทำให้อุปกรณ์วัดสามารถรับรู้ได้ ตัวอย่างของส่วนเครื่องมือนี้คือ เลนส์ของกล้อง และส่วนรับคลื่นวิทยุ (antenna) ซึ่งอาจเป็นเส้นเหมือนเสาวิทยุ หรือเป็นจานกลม (แบบจานรับสัญญาณดาวเทียม)  ทั้งนี้รูปแบบ ขนาด และวัสดุที่ใช้ของอุปกรณ์ส่วนนี้จะขึ้นอยู่กับช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต้องการตรวจวัด  และรายละเอียดของข้อมูลของสิ่งที่ต้องการสำรวจ เช่นในช่วงคลื่นแสง ส่วนที่รับมักจะเป็นเลนส์ที่ทำจากผลึก quartz โดยมีขนาดและรูปทรงขึ้นอยู่กับว่าต้องการกำลังขยายภาพเท่าใด  ในช่วงคลื่นวิทยุ ส่วนที่รับมักจะเป็นจานวิทยุ หรือเสาวิทยุ โดยมีขนาดใหญ่หรือเล็กขึ้นอยู่กับว่าสิ่งที่เล็กที่สุดที่ต้องการให้มองเห็นมีขนาดเท่าใด
• ส่วนที่ทำการวัดพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (detector) เป็นส่วนที่แปลงพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต้องการวัด ให้อยู่ในรูปแบบที่เครื่องมือวัดจะเปรียบเทียบค่าได้  ซึ่งการวัดพลังงานอาจใช้
  (1) ปฏิกิริยาเคมี โดยการเคลือบสารที่ทำปฏิกิริยากับแสง (เช่น silver nitrate) ลงบนแผ่นฟิล์ม ซึ่งขนาดของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดกับสารที่เคลือบจะแปรผันตามความเข้มของแสงที่ตกกระทบ
  (2) การเปลี่ยนพลังงานเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยใช้อุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำ (semiconductor) ซึ่งจะให้ความเข้มของสัญญาณไฟฟ้าแปรผันตามความเข้มแสงที่ตกกระทบ
  นอกจากนั้นส่วน detector อาจเป็นแผ่นมีมิติกว้าง-ยาว เช่นแผ่นฟิล์ม ซึ่งสามารถบันทึกภาพได้ทั้งภาพในครั้งเดียว หรืออาจเป็น scanner ซึ่งมักจะประกอบขึ้นจากแถวของอุปกรณ์รับแสง ที่จะบันทึกภาพด้วยการกวาดอุปกรณ์รับแสงนี้ไปที่ละส่วนของภาพ (คล้ายกับการทำงานของเครื่องถ่ายเอกสาร ที่จะค่อยๆ กวาดภาพจากหัวกระดาษไปยังท้ายกระดาษจึงจะได้ภาพทั้งภาพ)
• ส่วนที่ทำการบันทึกค่าพลังงานที่วัดได้  (recorder) อาจเป็นตัวแผ่นฟิล์มเองในกรณีการใช้แผ่นฟิล์มเป็นส่วนทำการวัดพลังงาน  แต่ถ้าเป็นการวัดโดยแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่วนนี้อาจจะเป็นแถบแม่เหล็ก (เช่นเดียวกับที่ใช้ในกล้องถ่ายวีดีโอ) หรืออาจใช้หน่วยเก็บความจำอื่น เช่นฮาร์ดดิสก์ หรือ RAM เช่นเดียวกับที่ใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์

ในส่วนของเครื่องมือวัดยังมีส่วนที่จะต้องพิจารณาอีกส่วนหนึ่งคือแหล่งกำเนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการสำรวจ โดยจำแนกได้เป็นสองกลุ่มคือ

Active sensor เป็นระบบที่เครื่องมือวัดเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเองด้วย  ในระบบรีโมทเซนซิงที่วัดจากระยะไกลมาก คลื่นกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้จะจำกัดอยู่ในช่วงคลื่นวิทยุเท่านั้น เนื่องจากปัญหาของแหล่งพลังงาน

Passive sensor เป็นระบบที่อาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดอื่น เช่นใช้แสงจากดวงอาทิตย์ หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สิ่งที่ต้องการสำรวจแผ่รังสีออกมาเอง (มักจะเป็นช่วงอินฟราเรดความร้อน)  ในกรณีที่ใช้แสงจากดวงอาทิตย์ เครื่องมือวัดจะทำงานได้เฉพาะในเวลากลางวันเท่านั้น นอกจากการศึกษารูปแบบของเมฆในทางอุตุนิยมวิทยา การตรวจวัดยังต้องการท้องฟ้าที่ปลอดโปร่ง ไม่มีเมฆ หรือฝนในช่วงที่ทำการตรวจวัดด้วย

ยานสำรวจ (Platform)

เพื่อให้เครื่องมือวัดอยู่ห่างจากสิ่งที่ต้องการสำรวจ จึงมักติดตั้งเครื่องมือวัดไว้ในที่สูง ซึ่งอาจเป็นการติดตั้งเครื่องมือไว้บนเสาสูง ยอดตึก หรือบนภูเขา ซึ่งการติดตั้งในลักษณะนี้จะมีข้อดีคือสามารถตรวจวัดเฝ้าระวังสิ่งที่สนใจได้อย่างต่อเนื่อง แต่มีข้อจำกัดที่การตรวจวัดจะมีขอบเขตพื้นที่คงที่ตามตำแหน่งที่ติดตั้งเครื่องมือวัดเท่านั้น

การติดตั้งเครื่องมือสำรวจด้วยเทคโนโลยีรีโมทเซนซิงมักติดตั้งบนพาหนะที่ลอยได้ ซึ่งอาจเป็นบอลลูน เครื่องบินบังคับ เครื่องบินขนาดเล็ก เครื่องบินที่มีพิสัยการบินสูง ยานอวกาศ หรือดาวเทียม

 

 

นอกจากดาวเทียมแล้ว ยานสำรวจที่เหลือจะเป็นการบินสำรวจตามภารกิจที่ต้องมีการกำหนดเส้นทางบิน และระดับความสูงการบินเฉพาะ  ช่วงเวลาในการสำรวจจะจำกัดตามความจุเชื้อเพลิงของยานพาหนะที่เลือกใช้  ดังนั้นช่วงเวลา และพื้นที่สำรวจมักครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งตามที่กำหนดโดยภารกิจการสำรวจเท่านั้น

ส่วนการใช้ดาวเทียมเป็นยานสำรวจ  จะมีข้อดีคือดาวเทียมอาศัยหลักการสมดุลระหว่างแรงหนีศูนย์กลางและแรงดึงดูดของโลกมาเป็นตัวรักษาวงโคจรของดาวเทียม (แทนที่จะใช้เชื้อเพลิงมาขับเคลื่อนไม่ให้ยานตกลงสู่พื้นโลก)  ดาวเทียมจึงไม่มีข้อจำกัดในด้านความจุเชื้อเพลิงเพื่อใช้ในการเคลื่อนที่ของดาวเทียม  และทำให้ดาวเทียมสามารถโคจรรอบโลกอยู่ได้นานทำให้การสำรวจสามารถครอบคลุมเวลาได้นานเป็นปีๆ และสามารถเลือกพื้นที่ที่จะให้ดาวเทียมบินสำรวจได้ครอบคลุมพื้นที่กว้าง โดยขึ้นอยู่กับวงโคจรที่จะให้ดาวเทียมเคลื่อนที่

การสำรวจด้วยรีโมทเซนซิงมีการใช้วงโคจรของดาวเทียม 2 ลักษณะสำคัญคือ

วงโคจรแบบค้างฟ้า (geostationary orbit)
ดาวเทียมจะปรากฏเหมือนอยู่นิ่งเมื่อสัมพัทธ์กับตำแหน่งบนพื้นโลก ดาวเทียมโคจรในทิศเดียวกับการหมุนรอบตัวเองของโลก มีระนาบการโคจรอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตร และมีความสูงประมาณ 36,000 กิโลเมตร   ตำแหน่งของดาวเทียมสัมพัทธ์กับตำแหน่งบนพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมอยู่นิ่งค้างอยู่บนฟ้าตลอดเวลา จึงเรียกดาวเทียมที่มีลักษณะวงโคจรเช่นนี้ว่า ดาวเทียมค้างฟ้า (geostationary satellite)  ดาวเทียมด้านอุตุนิยมวิทยาที่ใช้ศึกษา และสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศโดยดูจากรูปทรงและการเคลื่อนตัวของเมฆ จะใช้วงโคจรลักษณะนี้  ตัวอย่างเช่น ดาวเทียม GMS ของประเทศญี่ปุ่น นอกจากนั้นดาวเทียมสื่อสารจำนวนมาก เช่น ดาวเทียมปาลาป้า ดาวเทียมของ StarTV  รวมทั้ง ดาวเทียมไทยคม ของบริษัทชินวัตร ก็ใช้วงโคจรแบบ geostationary เช่นกัน
วงโคจรแบบใกล้แกนหมุนของโลก (near polar orbit)
ระนาบของวงโคจรของดาวเทียมจะอยู่ในทิศใกล้เคียงกับแนวแกนหมุนของโลก โดยดาวเทียมอาจอยู่ที่ระดับความสูงใดก็ได้ที่ความเสียดทานของบรรยากาศมีน้อยจนไม่สามารถทำให้ความเร็วของดาวเทียมลดลง ดาวเทียมสำรวจส่วนมากจะมีวงโคจรในลักษณะนี้  โดยจะมีการกำหนดระดับความสูง และมุมของระนาบวงโคจรเทียบกับแนวเส้นศูนย์สูตร ที่เหมาะสม (โดยมากจะมีความสูงประมาณ 700-1000 กิโลเมตร และมีมุมเอียงประมาณ 95 – 100 องศา จากระนาบศูนย์สูตร) ตัวอย่างเช่น ดาวเทียม Landsat (สหรัฐอเมริกา) SPOT (ฝรั่งเศส) ADEOS (ญี่ปุ่น) INSAT (อินเดีย) RADARSAT (แคนาดา) ดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร เช่น ดาวเทียมอีริเดียม ใช้วงโคจรในลักษณะนี้ แต่จะมีระนาบวงโคจรที่เอียงออกจากแนวแกนหมุนของโลกมากกว่านี้

 

หมายเหตุ เกี่ยวกับ ไทยคม หรือนี่คือสิ่งที่เราจะภูมิใจได้? ดาวเทียมไทยคม 1 และ 2 เป็นดาวเทียมในสกุล Boeing 376L (เดิมเรียก Hughes 376) ซึ่งบริษัท Boeing ได้ทำการจัดสร้างขึ้นรวมทั้งหมด 56 ดวง จัดเป็นดาวเทียมสื่อสารที่มีราคาย่อมเยาเมื่อเทียบกับดาวเทียมสื่อสารรุ่นอื่นๆ สำหรับดาวเทียมไทยคมเองมีราคาต่ำกว่าดาวเทียมทั่วไปในรุ่นเดียวกัน เนื่องจากติดตั้งอุปกรณ์วิทยุน้อยกว่าดาวเทียมอื่นๆ บริษัทเจ้าของดาวเทียมเลือกที่จะเพิ่มเชื้อเพลิงในการปรับวงโคจร แทนการติดตั้งระบบสื่อสาร เพื่อทำให้ดาวเทียมมีอายุใช้งานนานกว่าดาวเทียมในมาตรฐานเดียวกัน (13.5 ปี แทนที่จะเป็น 8-10 ปี เหมือนดาวเทียมที่ดำเนินการโดยผู้ประกอบการทั่วไปในประเทศอื่น) โดยยอมลดจำนวน transponders ลง บริษัทเจ้าของดาวเทียมจ้างบริษัท Boeing Satellite System (บริษัท Hughes ในขณะนั้น) ของสหรัฐอเมริกา ในการสร้างดาวเทียม ติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมในประเทศไทย และอบรมพนักงานของบริษัทในราคาเพียง 100 ล้านเหรียญสหรัฐ หรือประมาณ 2500 ล้านบาท ในปี 1991 โดยรัฐบาลไทยในขณะนั้น ยอมให้สัมปทานผูกขาดกับบริษัทเจ้าของดาวเทียมยาวนานถึง 30 ปี ทั้งที่ขณะนั้นประเทศไทยมีการใช้ระบบดาวเทียมอย่างแพร่หลายในประเทศไทยอยู่แล้ว และอายุดาวเทียมโดยปกติจะประมาณ 10 ปี (ซึ่งหมายความว่าจุดคุ้มทุนของดาวเทียมจะต่ำกว่า 10 ปี สำหรับการให้บริการดาวเทียมในประเทศอื่นๆ ซึ่งมีค่าเช่าสัญญาณถูกกว่าประเทศไทย เนื่องจากไม่มีการผูกขาด) การยกประโยชน์ผูกขาดให้กับบริษัทที่ลงทุนในดาวเทียมดังกล่าว ทำให้บริษัทผู้ผลิตดาวเทียมถึงกับให้ข้อมูลการลงทุน และรายละเอียดที่น่าสังเกตเหล่านี้ใน web page ของ Boeing เลยทีเดียว

 

 

การแปลความหมายของข้อมูล (Data interpretation)

เครื่องวัดของระบบรีโมทเซนซิง จะทำการวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 3 ลักษณะคือ

 

ดาวเทียมสำรวจ

เราสามารถจำแนกดาวเทียมที่มีการใช้งานในส่วนของพลเรือน ออกได้เป็น 3 ประเภท คือ

ดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร โดยมากเป็นดาวเทียมค้างฟ้าที่มีวงโคจรตามระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลก (เช่น ดาวเทียมไทยคม) เป็นดาวเทียมที่มีเทคโนโลยีต่ำที่สุด โดยพื้นฐานจะเป็นดาวเทียมที่ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ทวนสัญญาณในช่วงคลื่นวิทยุ

ดาวเทียมเพื่องานอุตุนิยมวิทยา เป็นดาวเทียมที่อาจมีวงโคจรแบบดาวเทียมค้างฟ้า (เพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของมวลอากาศได้อย่างต่อเนื่อง) เช่น ดาวเทียม GMS หรือแบบระนาบวงโคจรเกือบผ่านแกนหมุนของโลก แต่มีระดับโคจรที่สูง เช่นดาวเทียม NOAA

ดาวเทียมที่ใช้ในการสำรวจและศึกษาธรรมชาติ เป็นดาวเทียมที่มีความซับซ้อนในเรื่องของวงโคจร และอุปกรณ์ในการสำรวจ ดาวเทียมเหล่านี้นอกจากส่วนของตัวยานดาวเทียม และส่วนสื่อสาร แล้วยังจะต้องมีส่วนของเครื่องมือสำรวจ โดยดาวเทียมแต่ละดวงจะมีอุปกรณ์แตกต่างกันขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของดาวเทียม

ตัวอย่างดาวเทียมสำรวจได้แก่

ดาวเทียม GMS

ดาวเทียม NOAA

ดาวเทียม Landsat

ดาวเทียม SPOT

ดาวเทียม RADARSAT

ดาวเทียม SEAWIFS

ดาวเทียม ERS

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีรีโมทเซนซิง

เทคโนโลยีรีโมทเซนซิง ได้ก่อให้เกิดคุณประโยชน์ในการศึกษาสำรวจสภาพแวดล้อม และทรัพยากรธรรมชาติอย่างกว้างขวาง ความสามารถในการบันทึก และสำรวจภาพข้อมูลได้เป็นบริเวณกว้าง ในพื้นที่ต่างๆ ซึ่งบางพื้นที่อาจเข้าถึงได้ยาก หรืออาจเป็นอันตรายที่จะเดินทางเข้าไปสำรวจ เช่นในพื้นที่ที่เกิดไฟป่า ในป่าลึก กลางมหาสมุทร ก็สามารถใช้ประโยชน์ของเทคโนโลยีนี้มาช่วยได้อย่างมีประสิทธิผล

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีรีโมทเซนซิงมีอยู่หลายด้าน โดยอาจจำแนกประเภทได้ดังนี้