Signature และการสะท้อนช่วงคลื่นของสิ่งปกคลุมผิวโลก
ปฏิสัมพันธ์ที่มีลักษณะเฉพาะตัวของวัตถุบนพื้นผิวโลกใด ๆ ทำให้เกิดคุณสมบัติของความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและวัตถุบนพื้นผิวโลก 4 ประการ ได้แก่
1) วัตถุต่างชนิดจะมีปฏิสัมพันธ์กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแตกต่างกัน – กล่าวคือ ที่ช่วงคลื่นเดียวกัน อาคารสิ่งปลูกสร้างกับพืช จะมีปฏิสัมพันธ์กับช่วงคลื่นนั้นแตกต่างกัน
2) วัตถุชนิดเดียวกันจะมีปฏิสัมพันธ์กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างชนิดกันแตกต่างกัน – กล่าวคือ พืชจะมีปฏิสัมพันธ์กับช่วงคลื่นของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต่างกันนั้นไม่เหมือนกัน
3) ลักษณะปฏิสัมพันธ์ของวัตถุชนิดเดียวกันกับพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงเวลาและสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ย่อมจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน – เช่น ต้นข้าวที่ต่างวัย คือ ต้นอ่อน และที่กำลังออกรวง ย่อมมีลักษณะปฏิสัมพันธ์กับคลื่นที่ไม่เหมือนกัน
4) วัตถุชนิดเดียวกันจะมีปฏิสัมพันธ์กับพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสดงในรูปเส้นกราฟมีลักษณะเฉพาะตัว เรียกว่า “ลายเส้นเชิงคลื่น” หรือ “Signature” ซึ่งใช้ประโยชน์ในการตีความและจำแนกวัตถุต่าง ๆ ออกจากกัน
จุดประสงค์หลักในการสำรวจระยะไกลก็เพื่อให้ทราบถึงข้อมูลของวัตถุเป้าหมายที่ต้องการศึกษา ซึ่งวัตถุที่ปกคลุมผิวโลกโดยส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มน้ำ กลุ่มพืช รวมทั้งกลุ่มดินและแร่ธาตุ เราจึงควรมีความเข้าใจถึงลักษณะเฉพาะตัว และคุณสมบัติความสัมพันธ์ของสิ่งปกคลุมผิวโลกในแต่ละกลุ่มกับช่วงคลื่นต่าง ๆ ซึ่งข้อสรุปที่จะได้กล่าวต่อไปเป็นผลจากการศึกษาวิจัยของนักวิชาการด้านรีโมทเซนซิงหลายท่าน ทั้งนี้เพื่อใช้เป็นรากฐานความเข้าใจในการแปลตีความสิ่งที่เกี่ยวข้องกับวัตถุเป้าหมายทั้ง 3 กลุ่มดังกล่าว
ลักษณะการสะท้อนของพืชใบเขียว
ลักษณะการสะท้อนของพืชใบเขียว องค์ประกอบสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงในแต่ละช่วงคลื่น (Dominant factor controlling leaf reflectance) และองค์ประกอบสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดูดซับในช่วงคลื่นต่างๆ (Primary absorption bands)
1. ในช่วงคลื่น Visible
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ pigments (chlorophyll)
Chlorophyll จะดูดซับพลังงานที่ l 0.45 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีฟ้า) และ 0.65 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีแดง) ทั้งสองช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Chlorophyll Absorption Bands
พืชมีการสะท้อนแสงมากที่ l 0.54 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีเขียว)
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ pigments (chlorophyll)
Chlorophyll จะดูดซับพลังงานที่ l 0.45 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีฟ้า) และ 0.65 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีแดง) ทั้งสองช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Chlorophyll Absorption Bands
พืชมีการสะท้อนแสงมากที่ l 0.54 ไมโครเมตร (ช่วงคลื่นสีเขียว)
2. ในช่วงคลื่น Near Infrared
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ โครงสร้างของใบพืช
พืชจะมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 0.75-1.3 ไมโครเมตร
Reflection ประมาณ 45-50 %, Transmission ประมาณ 45-50%, Absorption ประมาณ 5% ในช่วงคลื่น Near Infrared
พืชแต่ละชนิดมีโครงสร้างใบที่ต่างกัน การสะท้อนแสงจึงต่างกันด้วย
ความหนาแน่นของใบ การเรียงตัวของใบก็มีผลเช่นกัน
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ โครงสร้างของใบพืช
พืชจะมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 0.75-1.3 ไมโครเมตร
Reflection ประมาณ 45-50 %, Transmission ประมาณ 45-50%, Absorption ประมาณ 5% ในช่วงคลื่น Near Infrared
พืชแต่ละชนิดมีโครงสร้างใบที่ต่างกัน การสะท้อนแสงจึงต่างกันด้วย
ความหนาแน่นของใบ การเรียงตัวของใบก็มีผลเช่นกัน
3. ในช่วงคลื่น Middle infrared
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ ความชื้นและน้ำในใบของพืช
พืชมีการสะท้อนแสงน้อยที่ l 1.4, 1.9 และ 2.7 ไมโครเมตร ทั้งสามช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Water Absorption Bands
พืชมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 1.6 และ 2.2 ไมโครเมตร
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการสะท้อนแสงของพืช คือ ความชื้นและน้ำในใบของพืช
พืชมีการสะท้อนแสงน้อยที่ l 1.4, 1.9 และ 2.7 ไมโครเมตร ทั้งสามช่วงคลื่นจะถูกเรียกว่า Water Absorption Bands
พืชมีการสะท้อนแสงสูงที่ l 1.6 และ 2.2 ไมโครเมตร
ลักษณะการสะท้อนคลื่นแสงของดิน
ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อดินและความชื้นในดิน
เมื่อความชื้นในดินสูง ย่อมมีการ Absorbed สูง และมีการ Reflected ต่ำ
องค์ประกอบด้านเนื้อดินสัมพันธ์กับความชื้นในดิน แบ่งตามอนุภาคของดิน
ดินเหนียว ขนาดอนุภาคดิน เส้นผ่าศูนย์กลาง < 0.002 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า
ทรายแป้ง ขนาดอนุภาคดิน 0.002 < เส้นผ่าศูนย์กลาง< 0.05 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า
ทราย ขนาดอนุภาคดิน 0.05 < เส้นผ่าศูนย์กลาง < 2.00 mm.
ปริมาณความชื้นลดลง การสะท้อนมีมากขึ้น
เมื่อความชื้นในดินสูง ย่อมมีการ Absorbed สูง และมีการ Reflected ต่ำ
องค์ประกอบด้านเนื้อดินสัมพันธ์กับความชื้นในดิน แบ่งตามอนุภาคของดิน
ดินเหนียว ขนาดอนุภาคดิน เส้นผ่าศูนย์กลาง < 0.002 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า
ทรายแป้ง ขนาดอนุภาคดิน 0.002 < เส้นผ่าศูนย์กลาง< 0.05 mm. เก็บความชื้นได้มากกว่า
ทราย ขนาดอนุภาคดิน 0.05 < เส้นผ่าศูนย์กลาง < 2.00 mm.
ปริมาณความชื้นลดลง การสะท้อนมีมากขึ้น
ความชื้นในดินมากขึ้น การดูดซับจะเพิ่มขึ้น และการสะท้อนจะลดลง
เนื้อดินที่มีขนาดเล็ก สะท้อนแสงได้ดีกว่า เนื้อดินขนาดใหญ่
พื้นผิวที่ขรุขระ สะท้อนแสงได้ไม่ดีเท่าผิวหน้าดินที่ค่อนข้างเรียบ
ปริมาณอินทรียวัตถุเพิ่มขึ้นในดิน การสะท้อนแสงจะลดต่ำลง
ปริมาณเหล็กออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น การสะท้อนแสงจะลดต่ำลงเช่นกัน และ
สำหรับดินที่มีส่วนผสมเป็นดินเหนียว ธาตุ hydroxyl มีอิทธิพลในการดูดซับพลังงานในช่วงคลื่น 1.4 และ 2.2 ไมโครเมตร
เนื้อดินที่มีขนาดเล็ก สะท้อนแสงได้ดีกว่า เนื้อดินขนาดใหญ่
พื้นผิวที่ขรุขระ สะท้อนแสงได้ไม่ดีเท่าผิวหน้าดินที่ค่อนข้างเรียบ
ปริมาณอินทรียวัตถุเพิ่มขึ้นในดิน การสะท้อนแสงจะลดต่ำลง
ปริมาณเหล็กออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น การสะท้อนแสงจะลดต่ำลงเช่นกัน และ
สำหรับดินที่มีส่วนผสมเป็นดินเหนียว ธาตุ hydroxyl มีอิทธิพลในการดูดซับพลังงานในช่วงคลื่น 1.4 และ 2.2 ไมโครเมตร
ลักษณะคลื่นแสงของน้ำ
ลักษณะคลื่นแสงของน้ำ
การสะท้อนของแสงขึ้นกับ คุณภาพของน้ำ และสภาพของน้ำ
การหาขอบเขตของน้ำ สามารถใช้ near-infrared เพราะน้ำดูดซับ EM ตั้งแต่ 0.8 ไมโครเมตร ขึ้นไป
การศึกษาคุณภาพน้ำหรือสภาพน้ำใช้ visible เพราะน้ำสะท้อนแสงได้ที่ 0.4-0.75 ไมโครเมตร
การศึกษาคุณภาพน้ำหรือสภาพน้ำใช้ visible เพราะน้ำสะท้อนแสงได้ที่ 0.4-0.75 ไมโครเมตร
น้ำที่ขุ่นจะสะท้อนแสงได้มากกว่าน้ำใส เพราะ มี Back scattering (การกระจัดกระจายกลับ)
พืชที่ปนอยู่ในน้ำ chlorophyll ทำให้เกิดการดูดซับพลังงานมากขึ้น การสะท้อนจะลดลง
พืชที่ปนอยู่ในน้ำ chlorophyll ทำให้เกิดการดูดซับพลังงานมากขึ้น การสะท้อนจะลดลง
แหล่งอ้างอิงข้อมูล
หน่วยวิจัยระบบภูมิสารสนเทศเพื่อการพัฒนาท้องถิ่น มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต .(วันที่พิมพ์ข้อมูล 29 สิงหาคม 2549) .Spectral Signature และการสะท้อนช่วงคลื่นของสิ่งปกคลุมบนผิวโลก .[ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก: http://www.scitu.net/gcom/?p=835 .18 พฤศจิกายน 2557.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น