การใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) และภาพถ่ายดาวเทียม
ในงานด้านสิ่งแวดล้อม

ในปัจจุบันระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (Geographic Information System :GIS) และ การใช้ภาพถ่ายดาวเทียม ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างน่าสนใจ ในงานหลายสาขา รวมทั้ง งานด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุข ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ หรือมักเรียกกันสั้นๆ ว่า จีไอเอส คือ ระบบการทำงานโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ มีความสามารถในการเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลในเชิงพื้นที่ สามารถแสดงผลในรูปของแผนที่ สถิติ ตาราง หรือภาพ ในเชิงพื้นที่ได้ ใช้หลักการวิเคราะห์ โดยซ้อนข้อมูลทับกันเป็นชั้นๆ โดยยึดค่าพิกัดของข้อมูลแต่ละชั้นเป็นหลัก และวิเคราะห์หาผลลัพธ์ ตามเงื่อนไขความสัมพันธ์ของข้อมูลเหล่านั้นได้ สามารถใช้ร่วมกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์อื่นๆ ได้

ตัวอย่างงานทางด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุขที่สามารถใช้จีไอเอส ในการเก็บและวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่

• การกระจายตัวของโรคหรือความเข้มข้นของมลพิษในบริเวณต่างๆ
• การแสดงจุดเก็บตัวอย่างและผลของการเก็บตัวอย่างในเชิงพื้นที่
• การทำฐานข้อมูลในเชิงพื้นที่
• การนำผลงานวิจัยในเรื่องต่างๆมาหาความสัมพันธ์ในเชิงพื้นที่กับข้อมูลอื่น เช่น หาความสัมพันธ์กับการใช้ประโยชน์ที่ดิน ในเชิงอุตสาหกรรม แหล่งน้ำ แหล่งมลพิษ บ้านเรือนประชาชน โรงพยาบาล ชั้นน้ำใต้ดิน หรือ พื้นที่เกษตรกรรม เป็นต้น
• การใช้จีไอเอสในการหาพื้นที่ที่เหมาะสม หรือ พื้นที่วิกฤติโดยใช้ข้อมูลหลายๆด้านมาร่วมกันวิเคราะห์ในเชิงพื้นที่ เช่น การหาพื้นที่วิกฤติของการแพร่กระจายของโรค

ส่วนภาพถ่ายดาวเทียมคือภาพถ่ายจากดาวเทียมซึ่งโคจรรอบโลก ถ่ายภาพพื้นผิวโลกและส่งภาพลงมาที่ศูนย์รับสัญญาณดาวเทียม ดาวเทียมเป็นเครื่องมือสมัยใหม่ ที่มีประโยชน์และมีประสิทธิภาพสูง เปรียบเสมือนดวงตาของมนุษย์ที่สามารถมองเห็น ได้จากที่สูงกว่า และในมุมที่กว้างกว่า ดังนั้น ภาพถ่ายดาวเทียม จึงเป็นภาพของพื้นที่ขนาดใหญ่ ที่ถ่ายมาจากที่สูงในมุมกว้าง ดาวเทียมเป็นดวงตาพิเศษที่มองเห็นภาพจากหลายช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic spectrum) ทั้งคลื่นความถี่เดียวกับตามนุษย์รับได้ และคลื่นความถี่อื่นๆ ที่ตามนุษย์มองไม่เห็นได้ด้วย ดังนั้น ภาพถ่ายดาวเทียมจึงมีศักยภาพมากกว่าภาพถ่ายธรรมดา สามารถนำมาประมวลผล แปลผลและแสดงผล ได้ด้วยการใช้โปรแกรมการประมวลผลภาพ ภาพเหล่านี้ สามารถบอกถึงสภาพภูมิประเทศหรืออุณหภูมิบนพื้นผิวของโลกได้ สามารถจำแนกชนิดพื้นผิวของโลก เช่น จำแนกต้นไม้และป่าไม้ออกจากพื้นผิวประเภทอื่นได้อย่างโดดเด่น บอกชนิดของพรรณพืชและชนิดของผิวดินได้ บอกขอบเขตเมืองได้ สามารถบอกพื้นที่ที่เป็นน้ำและคุณภาพของน้ำได้อีกด้วย

ดาวเทียมแบ่งตามประเภทการใช้งานใหญ่ๆ (Chen et al., 2004) ได้ 5 ประเภท ได้แก่

1. ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร (Earth Observation Satellite) เช่น THEOS
2. ดาวเทียมสื่อสาร (Communication Satellite) เช่น ไทยคม
3. ดาวเทียมเพื่อการหาตำแหน่งอ้างอิงบนผิวโลก (Global Positioning System Satellite)
4. ดาวเทียมเพื่อการพยากรณ์สภาพอากาศ (Weather Satellite)
5. ดาวเทียมประเภทอื่น เช่น ดาวเทียมเพื่อการทหาร ดาวเทียมเพื่อการทดลองทางชีววิทยา สถานีอวกาศ เป็นต้น

ดาวเทียมที่ใช้ในการถ่ายภาพเพื่อติดตามตรวจสอบสภาพภูมิประเทศและงานด้านสิ่งแวดล้อมส่วนมาก คือ ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายดวงหลายเจ้าของ เป็นดาวเทียมพาณิชย์ สามารถติดต่อซื้อขายภาพกันได้โดยเสรี โดยแต่ละดาวเทียมจะให้ภาพที่มีลักษณะเฉพาะที่ต่างกัน เช่น มีความละเอียดของภาพ (Resolution) ต่างกัน เป็นภาพที่ถ่ายจากช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกัน เป็นต้น การเลือกใช้ภาพที่มาจากดาวเทียมดวงใดขึ้นกับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน และลักษณะเฉพาะของภาพถ่ายที่มีความเหมาะสมต่องานนั้น

ความละเอียดของภาพถ่ายดาวเทียมเป็นเรื่องสำคัญ เป็นค่าที่ทำให้ทราบว่าจะมองเห็นภาพในรายละเอียดได้มากหรือน้อยเพียงใด หากค่าความละเอียด คือ 30 เมตร หมายถึง พื้นที่ขนาดกว้าง 30 เมตรยาว 30 เมตร จะย่อลงแสดงผลเป็น 1 จุด (pixel) บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ดังนั้น หากค่าความละเอียดเป็น 1000 เมตร ก็จะได้ภาพป่าไม้ที่เขาใหญ่ในขนาดเท่าฝ่ามือ เหมาะสำหรับการหาพื้นที่ป่า หรือเปรียบเทียบพื้นที่ป่าในปีต่างๆกัน หากจะดูผังเมืองและแนวถนนให้ชัดเจนก็ต้องใช้ภาพขนาดความละเอียด 5 เมตรขึ้นไป เป็นต้น

ตัวอย่างงานทางด้านสิ่งแวดล้อมที่ใช้ภาพถ่ายดาวเทียมได้แก่

• การสำรวจขอบเขตพื้นที่ป่า พื้นที่เกษตรกรรม พื้นที่น้ำแข็งขั้วโลก หรือ การเปลี่ยนแปลงของผังเมือง
• การจำแนกชนิดของพืช เช่น นา สวนผลไม้ ป่าดิบชื้น เป็นต้น
• การสำรวจแหล่งน้ำ และ การติดตามเปลี่ยนแปลงของสภาพแหล่งน้ำ (วารสารชมรมนักอุทกวิทยาไทย, 2550) เช่น การตรวจสอบพื้นที่น้ำท่วม ผลกระทบของการสร้างเขื่อนที่ประเทศจีนต่อลำน้ำโขงตอนล่าง (สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ, 2552) การประมาณปริมาณน้ำในเขื่อนป่าศักดิ์ชลสิทธิ์ เป็นต้น
• การติดตามตรวจสอบคุณภาพน้ำ เช่น การทำแผนที่คลอโรฟิลล์เอในทะเลเพื่อติดตามผลกระทบจากโลกร้อน (Mahasandana et al., 2009) การ ติดตามไฟป่า เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง

• วารสารชมรมนักอุทกวิทยาไทย ปีที่ 11 ฉบับที่ 10 มิถุนายน 2550
• สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน), 2552, สืบค้นจาก www.gistda.or.th
• Chen, Y., Takara, K., Cluckie I. and Smedh, F.H.D., 2004. GIS and Remote Sensing in Hydrology, Water Resources and Environment. IAHS Publication 289, IAHS Press 2004.
• Mahasandana, S., Tripathi, N.K. and Honda, K., 2009. Sea surface multispectral index model for estimating chlorophyll a concentration of productive coastal waters in Thailand, Canadian Journal of Remote Sensing. V. 35, N. 3, pp. 287-296.