จิสด้าชวนรู้ "ดาวเทียมสำรวจ" ตรวจวัดน้ำท่วมได้อย่างไร

จิสด้าชวนรู้ "ดาวเทียมสำรวจ" ตรวจวัดน้ำท่วมได้อย่างไร แนะนำการบันทึกข้อมูลของดาวเทียม 2 กลุ่ม กลุ่มอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ และกลุ่มผลิตพลังงานได้เอง ซึ่งให้ความแตกต่างในการจำแนกพื้นที่น้ำท่วมและแหล่งน้ำธรรมชาติ

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า แบ่งปันความรู้และคุณค่าที่ได้จากอวกาศผ่านเฟซบุ๊แฟนเพจจิสด้าว่า ดาวเทียมสำรวจฯ ตรวจวัดน้ำท่วมได้อย่างไร? พร้อมระบุ “น้ำท่วม” ตามนิยามของราชบัณฑิตยสภา หมายถึง น้ำซึ่งท่วมพื้นที่บริเวณใดบริเวณหนึ่งเป็นครั้งคราวเนื่องจากมีฝนตกหนักหรือหิมะละลาย ทำให้น้ำในลำน้ำหรือทะเลสาบไหลล้นตลิ่งหรือบ่าลงมาจากที่สูง

จิสด้าเน้นย้ำตรงคำว่า “เป็นครั้งคราว” ซึ่งหมายความว่าน้ำท่วมจะหมายถึงเฉพาะพื้นที่ที่เดิมไม่ใช่แหล่งน้ำ และแจกแจงความสามารถของดาวเทียมสำรวจในการแยกพื้นที่แหล่งน้ำเดิม เช่น บ่อน้ำ แม่น้ำ ออกจากพื้นที่น้ำท่วม อีกทั้งช่วงนี้ประเทศไทยตกอยู่ใต้อิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ที่ส่งผลให้ฝนตกชุ่มฉ่ำทั่วบ้านทั่วเมือง แต่สิ่งที่จะตามมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้นั่นก็คือ ปัญหาน้ำท่วมน้ำหลาก ในกรณีที่มีฝนมากเกินไป ซึ่งก็เกิดขึ้นเป็นประจำทุกปี

"นับว่าเป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่จิสด้า ได้นำเอาเทคโนโลยีอวกาศสร้างคุณค่าเพื่อสนับสนุนภารกิจการบรรเทาสาธารณะภัยในยามเกิดอุทกภัย เราในฐานะประชาชนก็ได้รับผลประโยชน์จากการช่วยเหลือเยี่ยวยาได้ทันการณ์ ซึ่งก็ได้ถ่ายทอดไปแล้วในบทความก่อนหน้านี้ สามารถอ่านได้ที่ https://bit.ly/2YFp5Vu"

เพื่อตอบคำถามข้างต้น จิสด้าระบุว่า เราต้องเข้าใจกระบวนการบันทึกข้อมูลของดาวเทียมก่อน โดยกลุ่มดาวเทียมสำรวจทรัพยากรสามารถแยกระบบบันทึกข้อมูลเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือกลุ่ม Passive Sensor และ กลุ่ม Active Sensor

Passive Sensor : เป็นกลุ่มที่ต้องอาศัยพลังงานจากแสงอาทิตย์ เปรียบเหมือนเหมือนดวงตาของเรา หรือกล้องถ่ายรูปแบบไม่ใช้แฟลช หากไม่มีแหล่งกำเนิดแสงก็มองอะไรไม่เห็น ประกอบกับคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต่างกันของสิ่งต่างๆ ที่ปกคลุมผิวโลก จึงทำให้สามารถแยกแยะการใช้ประโยชน์ที่ดินแต่ละประเภทออกจากกันได้

โดยเฉพาะน้ำ ซึ่งมีคุณสมบัติไม่สะท้อนคลื่นในย่านความถี่อินฟาเรด หรือ รังสีอินฟาเรด จึงทำให้ดาวเทียมสามารถแยกแยะพื้นน้ำออกจากพื้นดินได้อย่างชัดเจน แต่บางครั้งก็ติดปัญหาเรื่องเมฆมาบดบังทำให้ได้ข้อมูลบางส่วนเท่านั้น ซึ่งดาวเทียมไทยโชตของไทย รวมถึง ดาวเทียมแลนด์แซท (Landsat) และ ดาวเทียมเซนติเนล-2 (Sentinel-2) จัดว่าอยู่ในกลุ่มนี้

Active Sensor : หมายความว่าไม่ต้องอาศัยแหล่งพลังจากพระอาทิตย์ โดยดาวเทียมในกลุ่มนี้จะสร้างพลังงานได้เองและส่งไปกระทบยังพื้นผิวโลก เปรียบเสมือนเราใช้กล้องถ่ายรูปถ่ายในที่มืดแบบเปิดแฟลช ถ้ากระทบโดนบริเวณพื้นที่สูงๆ ต่ำๆ เช่น เขตภูเขา เขตเมือง พลังงานบางส่วนก็จะสะท้อนกลับมายังดาวเทียม แต่ถ้าไปกระทบโดนบริเวณที่ค่อนข้างเรียบ เช่น พื้นผิวน้ำของแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ หนอง คลอง บึง รวมไปถึงพื้นผิวทะเล มหาสมุทร พลังงานก็จะสะท้อนไปทิศทางอื่น ไม่กลับมาที่ดาวเทียม เสมือนกับเราโยนลูกปิงปองใส่พื้นเรียบและจะเด้งไปทิศทางตรงกันข้ามกับตัวเรา

ด้วยหลักการนี้ทำให้ดาวเทียมกลุ่ม Active Sensor สามารถแยกแยะระหว่างพื้นดินกับพื้นน้ำได้ค่อนข้างดี และไม่มีปัญหาเรื่องเมฆมารบกวนอีกด้วย อีกทั้งถ่ายได้ทั้งกลางวันและกลางคืน เพราะมันไม่ต้องอาศัยแสงอาทิตย์ ในยามหน้าฝนมีเมฆเต็มท้องฟ้าแบบนี้ ดาวเทียมกลุ่ม Active Sensor เช่น Radatsat, Sentinel-1 และ TerraSAR-X เป็นต้น จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ

หลังจากที่เกิดน้ำท่วม ข้อมูลจากดาวเทียมจากทั้ง 2 ระบบก็จะถูกนำมาวิเคราะห์ตามกระบวนการทางภูมิสารสนเทศ สิ่งที่ได้ก็คือข้อมูลพื้นที่น้ำ ซึ่งยังไม่สามารถนำไปคำนวณหาตัวเลขพื้นที่น้ำท่วมจริงๆได้ เนื่องจากข้อมูลที่ได้จะเป็นข้อมูลพื้นที่น้ำที่ยังรวมทั้งพื้นที่น้ำท่วมและพื้นที่แหล่งน้ำเดิมไว้ด้วยกัน ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีอีกกระบวนการหนึ่งคือการลบพื้นที่แหล่งน้ำเดิมออกด้วยกระบวนการทาง GIS ซึ่งก็ต้องอาศัยข้อมูลพื้นแหล่งน้ำเดิมที่ต้องทำเตรียมไว้ล่วงหน้า

"จิสด้าได้วิเคราะห์ข้อมูลจากดาวเทียมคลอบคลุมทั่วทั้งประเทศและเก็บรวบรวมข้อมูลพื้นที่แหล่งน้ำของประเทศไทยไว้เป็นฐานข้อมูลพื้นที่แหล่งน้ำและยังมีการปรับปรุงข้อมูลมาโดยตลอด ซึ่งเมื่อนำไปลบออกจากพื้นที่น้ำที่ได้จากการการวิเคราะห์จากภาพดาวเทียม ก็จะทำให้เราได้พื้นที่น้ำท่วมที่แท้จริง"

ดังนั้น เพื่อให้ได้ข้อมูลพื้นที่น้ำท่วม จึงต้องมีข้อมูล กระบวนการและตรรกะมากมายที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้ข้อมูลมีความถูกต้องมากที่สุด ลำพังเพียงแค่ข้อมูลจากดาวเทียมเพียงชุดเดียวอาจจะไม่ตอบโจทย์การใช้งานจริงในปัจจุบัน หากปราศจากกระบวนการวิเคราะห์ที่ดี และการวางแผนการวิเคราะห์ตั้งแต่ต้นน้ำอย่างมีระบบ ซึ่งกระบวนการดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งในหน้าที่ของจิสด้า (ติดตามข้อมูลน้ำท่วมได้ที่ flood.gistda.or.th)

พร้อมกันนี้ จิสด้าได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงการธีออส-2 ว่าไม่ใช่เป็นแค่เพียงการจัดหาดาวเทียม แต่มุ่งเน้นการพัฒนาต่อยอดโครงสร้างพื้นฐานของหน่วยงานต่างๆ เพื่อการปฎิรูประบบตัดสินใจและบริหารเชิงพื้นที่ของประเทศ ครอบคลุมตั้งแต่ต้นน้ำ (ดาวเทียมและสถานีควบคุม) กลางน้ำ (ระบบวิเคราะห์ภูมิสารสนเทศ) ปลายน้ำ(การประยุกต์ใช้ในหน่วยงานต่างๆและการพัฒนาบุคลากร) ยังรวมถึงการส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจอวกาศเพื่อต่อยอดกลุ่มอุตสาหกรรมเดิม