เนื้อหา

     ดาวเทียม THEOS เป็นดาวเทียมที่มีความสามารถในการถ่ายภาพรายละเอียดสูงได้ เนื่องจากดาวเทียม THEOS ติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดด้านรีโมทเซนซิ่ง 2 ชนิด คือ กล้องถ่ายภาพขาว - ดำ (PAN camera) รายละเอียดภาพ 2 เมตร ความกว้างแนวถ่ายภาพ 22 กิโลเมตร และกล้องถ่ายภาพสีหลายช่วงคลื่น (Multispectral camera) รายละเอียดภาพ 15 เมตร ความกว้างของแนวถ่ายภาพ 90 กิโลเมตร 

ภาพแสดงกล้องบันทึกภาพของดาวเทียม THEOS
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

     ทั้งนี้เพื่อให้สามารถบันทึกภาพซ้ำในตำแหน่งเดิมได้ในเวลาทุกๆ 2-5 วัน และเพื่อผลิตภาพข้อมูลดาวเทียมที่สามารถตอบสนองความต้องการใช้งานที่หลากหลายได้

ภาพแสดงการถ่ายภาพซ้ำบริเวณเดิมของดาวเทียม THEOS
ที่มา : วารสารพระจอมเกล้าลาดกระบัง: ปีที่ 15 ฉบับที่ 3 เดือนธันวาคม 2550

 

     นอกจากนี้ระบบการถ่ายภาพสีของดาวเทียม THEOS ยังมีจุดเด่น ที่สามารถถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็น 3 ช่วงคลื่น คือ ช่วงคลื่นแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน และช่วงคลื่นแสงที่ตามองไม่เห็น คือ คลื่นอินฟาเรดใกล้ อีก 1 ช่วงคลื่น 

 

ภาพแสดงช่วงคลื่นที่กล้องบันทึกภาพของดาวเทียม THEOS จะสามารถถ่ายภาพได้
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

 

ภาพแสดง Spectral Reflectance และช่วงคลื่นต่างๆ ที่ดาวเทียม THEOS บันทึกภาพ
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

     การถ่ายภาพจากดาวเทียม THEOS มีสิ่งที่น่าสนใจ ดังนี้

          คุณสมบัติของกล้องถ่ายภาพสีหลายช่วงคลื่น (MS camera)

          กล้องถ่ายภาพสีหลายช่วงคลื่น MS เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดที่ใช้แถว CCD เช่นเดียวกับกล้องถ่ายภาพระบบ PAN มีความสามารถในการแยกการบันทึกภาพในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น เป็น 3 ช่วง (Blue, Green, Red) และช่วงคลื่นในย่านอินฟราเรดใกล้ อีก 1 ช่วงคลื่น ซึ่งจะสามารถใช้ประโยชน์ในการจำแนกวัตถุบนพื้นผิว ที่มีความแตกต่างกันของคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแสงได้เป็นอย่างดี

          นอกจากนี้ดาวเทียม THEOS สามารถบันทึกภาพต่อเนื่อง มีความยาวแนวบันทึกภาพสูงสุดถึง 4,000 กม. เมื่อบันทึกภาพในแนวดิ่ง ดาวเทียม THEOS จะเอียงตัวบันทึกภาพได้ในแนวซ้าย-ขวา และ ก้ม-เงย โดยมีมุมเอียงปกติที่ 30° และมุมเอียงสูงสุด 50° ความสามารถในการเอียงตัวบันทึกภาพ ทำให้เราสามารถสร้างภาพ 3 มิติได้ โดยการบันทึกภาพพื้นที่เดียวกัน 2 ภาพ จากแนวการโคจรเดียวกัน หรือจากแนวการโคจรต่างกัน

ภาพแสดงการเอียงกล้องเพื่อถ่ายภาพของดาวเทียม THEOS
ที่มา : วารสารพระจอมเกล้าลาดกระบัง: ปีที่15 ฉบับที่3 เดือนธันวาคม2555            

                                                                     

          จากลักษณะการโคจรและการปรับเอียงของดาวเทียมดังกล่าวข้างต้น จึงส่งผลให้ศักยภาพในการเข้าถึงทุกพื้นที่ถ่ายภาพทั่งทั้งโลกจากกล้องถ่ายภาพขาว-ดำและกล้องถ่ายภาพสีนั้นใช้เวลาทั้งสิ้น 130 วัน และ 35 วัน 

ภาพแสดงการเข้าถึงพื้นที่ถ่ายภาพภายใต้กรอบการเอียงตัวสูงที่สุด 30 องศา
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

          คุณสมบัติทางด้านการถ่ายภาพของดาวเทียม THEOS 

       ดาวเทียม THEOS นั้นจะสามารถผลิตข้อมูลได้ทั้งภาพ ขาว-ดำ และภาพสี  ซึ่งภาพขาว-ดำอาจเติมสีได้ โดยใช้วิธีปรับความคมชัด(Pan Sharpening Method) และดาวเทียมสามารถประมวลผลได้หลายระดับ ดังนี้

               ระดับ1A  เป็นระดับที่มีการแก้ไขความบิดเบือน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของอุปกรณ์บันทึกภาพ เหมาะกับผู้ใช้ที่ต้องการแก้ไขเรขาคณิตเอง

               ระดับ2A มีการแก้ไขทางเรขาคณิตเนื่องจากตัวระบบ เช่น ผลจากการถ่ายภาพแนวกว้าง ความโค้งและการหมุนของโลก ฯลฯ สามารถแก้ไขความบิดเบือนภายในของข้อมูลภาพ โดยใช้ข้อมูลระยะ มุม พื้นผิว ของบริเวณการฉาย (Projection) ของภาพ ในระบบUTM หรือWGS 84 โดยไม่ใช้หมุดควบคุม(Ground Control Point) และใช้แบบจำลองภูมิประเทศเพื่อแสดงความสูงเหนือรูปทรงรี (Ellipsoid) ที่อ้างอิง ทั้งนี้ดาวเทียม THEOS สามารถประมวลผลภาพถ่ายได้เป็นดังนี้

               ระดับ 2A   ได้กว่า 30 ภาพ/วัน และใช้เวลาในการประมวลผล น้อยกว่า30 นาทีต่อหนึ่งซีน(Scene)

               ระดับ2B    เป็นแผนที่ซึ่งมีการฉายและหมุนควบคุมจากแผนที่อื่นหรือวัดค่าพิกัดจากดาวเทียม GP(Global Positioning System) เป็นการแก้ไขระดับความสูงเฉลี่ย โดยใช้การฉายและแผนที่มาตรฐานข้อมูลระดับนี้ เหมาะกับการใช้งานที่พื้นที่ผิวบริเวณนั้นมีการเปลี่ยนแต่ไม่มากนัก

 

ภาพแสดงการสั่งบันทึกภาพและการส่งข้อมูลภาพถ่ายมายังสถานีภาคพื้น
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

          นอกจากนี้คุณลักษณะของภาพถ่ายที่ได้จากดาวเทียม THEOS ยังแบ่งได้เป็น

               - คุณสมบัติทางด้านสเปกตรัม (Spectral Performance) ที่จะได้จากข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมTHEOS ทั้งจากกล้องภาพถ่ายขาวดำ และกล้องภาพถ่ายสีนั้น ช่วงคลื่นสีที่ได้จากกล้องถ่ายภาพสีจะสามารถรองรับและเพียงพอต่อการแยกแยะรายละเอียดของสิ่งที่ต้องการวิเคราะห์บนผิวโลกได้อย่างดี ในขณะเดียวกันข้อมูลที่ได้จากกล้องขาวดำซึ่งเป็นข้อมูลที่ให้ความละเอียดของจุดภาพสูงอยู่แล้ว ประกอบทั้งมีช่วงสเปกตรัมที่กว้างครอบคุลมช่วงสเปกตรัมทั้งหมดของกล้องถ่ายภาพสี จึงทำให้ได้ข้อมูลจากสิ่งที่ต้องการวิเคราะห์ทั้งหมด

               - คุณสมบัติทางด้านความละเอียดเชิงพื้นที่ (Spatial Performance)  ที่ได้จากข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม THEOS นั้น ได้ถูกคัดเลือกภายใต้การพิจาณาถึงขนาดของจุดภาพและความกว้างของภาพถ่ายดาวเทียม ซึ่งสามารถรองรับถึงความต้องการของผู้ใช้ได้ทั้งหมด

               - คุณสมบัติทางด้านความชัดเจนของจุดภาพ (Radiometric Performance)  ที่ได้จากข้อมูลภาพถ่ายระหว่างระดับความเข้มแสงต่อสัญญาณรบกวน โดยมีค่ามากกว่า 90 สำหรับภาพขาวดำ และ 100 สำหรับภาพสี

          จากคุณสมบัติของของกล้องถ่ายภาพสีหลายช่วงคลื่น (MS camera) และด้านการถ่ายภาพของดาวเทียม THEOS แล้ว ดาวเทียม THEOS ได้รับการออกแบบให้มีความสามารถในการบันทึกข้อมูลแบบภาพคู่(StereoImage) ทั้งจากการบันทึกภาพในลักษณะแนวขวางโคจร (Across Track) และในแนวโคจร (Along Track) ดังนั้นข้อมูลดังกล่าวจึงสามารถนำมาจัดทำข้อมูลแบบจำลองความสูงเชิงตัวเลข (Digital Elevation Model; DEM) ได้ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการนำข้อมูล DEM ไปใช้ในการปรับแก้ข้อมูลภาพแบบออร์โท หรือนำไปใช้ในการสร้างแบจำลองสามมิติ เป็นต้น

         

ภาพแสดงวิธีการบันทึกภาพ 3 มิติ ของดาวเทียม THEOS
ที่มา : สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

 

     ดังนั้น ภาพถ่ายที่ได้จากดาวเทียม THEOS จนได้เป็นการแสดงข้อมูลจากดาวเทียมออกมาเป็นภาพสีนั้นเป็นสิ่งที่สำคัญ เพราะการแสดงภาพจากดาวเทียมที่อยู่ในรูปของช่วงความแตกต่างของสี (Range of different colors)  จะช่วยในการแปลตีความด้วยสายตาได้ดีกว่าภาพ ระดับสีเทา (Tone of gray) เนื่องจากตามปกติสายตาของมนุษย์สามารถที่จะแยกแยะลำดับชั้นของสี (Shade of color) ได้ดีกว่าการแยกระดับความเข้มของสีเทา โดยเฉพาะข้อมูลภาพจากดาวเทียมสีขาวดำ (tone of gray) ในแต่ละช่วงคลื่น (Band) สามารถนำมาซ้อนทับกันได้ครั้งละ 3 Band โดยทำให้แต่ละ Band  ที่เป็นสีขาวดำแทนด้วยแม่สีบวก (Additive Primary Color) 3 สีหลัก คือ  สี แดง เขียว และน้ำเงิน   เมื่อนำมาซ้อนทับกันจะได้ภาพที่เป็นภาพสีผสม (Color Composite)  ปรากฏเป็นสีต่างๆ  ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีสี  คือ การซ้อนทับของแม่สีบวกแต่ละคู่จะให้แม่สีลบ(Subtractive Primary Color) คือ สีเหลือง (Yellow) บานเย็น (Magenta) และฟ้า (Cyan) การผสมข้อมูลภาพจากดาวเทียม 3  Band ให้เป็นภาพสีผสมนั้นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ที่ต้องการขยายรายละเอียดเฉพาะเรื่องให้ชัดเจน  สามารถจำแนกหรือมีสีแตกต่างจากสิ่งแวดล้อม  โดยทั่วไปแล้วภาพดาวเทียมสีผสมเท็จมาตรฐาน (Standard False Color Composite) ที่รู้จักกันทั่วไปคือ การผสมสีให้พืชพรรณปรากฏเป็นสีแดง โดยมีหลักการดังนี้คือ  แทนข้อมูลดาวเทียมที่บันทึกในช่วงคลื่นสีเขียว (green) ด้วยสีน้ำเงิน(blue), ข้อมูลดาวเทียมที่บันทึกในช่วงคลื่นสีแดง (red)  แทนด้วยสีเขียว (green) และข้อมูลดาวเทียมที่บันทึกในช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้ (near infrared) แทนด้วยสีแดง (red) ตัวอย่างของการผสม  ข้อมูลภาพจากดาวเทียม 3 Band ให้เป็นภาพดาวเทียมสีผสมเท็จมาตรฐาน ซึ่งคุณสมบัติที่สำคัญเหล่านี้ทำให้ภาพสีเป็นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแสดงภาพหรือการผลิตข้อมูลภาพจากดาวเทียม

     จากระบบการถ่ายภาพของดาวเทียม THEOS ที่กล่าวมาทั้งข้างต้น ข้อมูลภาพที่ถ่ายจากดาวเทียมจะถูกจัดส่งมายังสถานีภาคพื้นในทันที หรือในกรณีที่ดาวเทียมโคจร ไปในจุดที่ไม่มีสถานีรับสัญญาณก็สามารถที่จะเก็บภาพไว้บนตัวดาวเทียม ซึ่งสามารถเก็บได้ถึง 100 ภาพ ซึ่งความสามารถเหล่านี้จะส่งผลให้เกิดการนำข้อมูลภาพที่ได้จากดาวเทียมไปใช้แปลความหมายแล้วนำไปใช้ในด้านต่างๆ ต่อไป 


วีดิทัศน์ เรื่องการถ่ายภาพจากดาวเทียมไทยโชต