ข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกล
(Remote
Sensing data)
ข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกลถูกปรับเปลี่ยนให้เป็นข้อสนเทศที่จะเป็นประโยชน์
แสดงโดยสังเขปดังรูปที่ 1 ขั้นแรกระบบการรับรู้จากระยะไกลตรวจจับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านชั้นบรรยากาศออกมาจากปรากฏการณ์ที่เราสนใจ
โดยพลังงานดังกล่าวถูกบันทึกในรูปแบบสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบแอนะล็อก
ซึ่งต้องถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นข้อมูลเชิงเลขโดยใช้ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิตอล (analog-to-digital
converter) ถ้าอุปกรณ์รับรู้ติดตั้งกับอากาศยาน
ข้อมูลเชิงเลขจะถูกนำกลับลงมาพร้อมกับอุปกรณ์รับรู้
แต่ถ้าอุปกรณ์ติดตั้งบนดาวเทียม
ข้อมูลจะถูกส่งกลับมายังพื้นโลกผ่านทางคลื่นวิทยุลงสู่สถานีภาคพื้นดิน
หลังจากนั้นข้อมูลเชิงเลขจะผ่านการประมวลผลเพื่อปรับให้มีความถูกต้องก่อน
จึงสามารถดึงข้อสนเทศต่างๆที่เป็นประโยชน์ออกมาได้ เช่น
สิ่งปกคลุมดินและการใช้ประโยชน์ที่ดิน พารามิเตอร์ต่างๆของเรือนยอดต้นไม้
ความชื้นของดิน ฯลฯ
โดยใช้ข้อมูลประกอบที่จำเป็นในการพิจารณาจากผู้เชี่ยวชาญหรือการประมวลผลภาพเชิงเลข
(digital image processing) เพื่อเผยแพร่และใช้ประกอบการตัดสินใจต่อไป
รูปที่
1 ข้อมูลเชิงเลขที่ได้จากการรับรู้จากระยะไกลถูกแปลงให้เป็นข้อสนเทศที่เป็นประโยชน์
ที่มา: ดัดแปลงจาก: Jensen (2007)
|
ข้อมูลภาพเชิงเลข (Digital imaging data)
ข้อมูลเชิงเลขจากการรับรู้จากระยะไกลส่วนใหญ่จะถูกเก็บอยู่ในรูปเมทริกซ์
(matrix) หรือแถวลำดับของตัวเลข เรียกได้ว่าเป็น ข้อมูลภาพเชิงเลข
โดยตัวเลขแต่ละค่าจะถูกบันทึกจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้าสู่อุปกรณ์รับรู้จากการสะท้อนหรือปล่อยออกจากตำแหน่งบนพื้นโลกที่ชิดติดกัน
โดยข้อมูลภาพจะมีการกำหนดตำแหน่งเฉพาะในเมทริกซ์ เป็นแถว (row, i )
และสดมภ์ (column, j ) ข้อมูลในแต่ละตำแหน่งเป็นจุดภาพ
(pixel) ซึ่งเป็นหน่วยเล็กที่สุดที่ประกอบกันขึ้นเป็นภาพสองมิติ
แต่ละจุดภาพ ณ แถว i และสดมภ์ j ในภาพจะมีค่าความสว่าง (brightness value, BV) ที่สัมพันธ์กัน
ซึ่งอาจเรียกค่าความสว่างที่ถูกแปลงเป็นตัวเลขนี้ว่า ค่าตัวเลขดิจิตอล (digital
number, DN)
ในการแสดงภาพปกติที่เราคุ้นเคยกัน
ชุดข้อมูลภาพจะประกอบด้วยข้อมูลภาพ 3
ช่วงคลื่น ได้แก่ แดง เขียวและน้ำเงิน
สำหรับระบบการรับรู้จากระยะไกล ในชุดข้อมูลอาจประกอบด้วยข้อมูลภาพจากหลายช่วงคลื่น
(ซึ่งอาจมากกว่า 3 ช่วงคลื่นและอยู่นอกช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นได้)
ดังนั้นในการระบุค่าความสว่างของจุดภาพใดๆจะทำได้โดยอ้างถึงแถว (i )
สดมภ์ (j ) และช่วงคลื่น (k )
ด้วย
รูปที่
2 ข้อมูลเชิงเลขจากการรับรู้จากระยะไกลถูกเก็บในรูปแบบเมทริกซ์
ค่าความสว่างของจุดภาพต่างๆ
ในตำแหน่งแถว (i)สดมภ์ (j )
และช่วงคลื่น (k ) ในชุดข้อมูลหลายช่วงคลื่น
ที่มา: ดัดแปลงจาก: Jensen (2007)
|
ข้อมูลในแต่ละจุดภาพเป็นค่าความสว่าง
ได้มาจากการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลซึ่งอยู่ที่แผงวงจรในระบบอุปกรณ์รับรู้
โดยค่าความสว่างของจุดภาพที่ได้จากระบบอุปกรณ์รับรู้ส่วนมากจะถูกแปลงให้อยู่ในรูปของเลขฐานสองจำนวน
8 ถึง 12 บิต ซึ่งหมายถึงระดับของ quantization
อุปกรณ์ที่ให้เลข 8 บิต
จะให้ค่าความสว่างในช่วงจาก 0 ถึง 255 สำหรับเลข
12 บิต จะให้ค่าในช่วงจาก 0 ถึง 4095
เป็นต้น จำนวนบิตของเลขฐานสองในช่วงที่กว้างกว่า
จะทำให้ค่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัดได้ละเอียดมากขึ้น เราอาจเปรียบ quantization
ได้กับไม้บรรทัด เมื่อไม้บรรทัดความยาวเท่ากัน
ถูกแบ่งออกเป็นช่องย่อยๆ 4096 ช่อง จะวัดได้ละเอียดกว่าไม้บรรทัดที่มีเพียง
256 ช่อง
ความละเอียดของข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกล (Remotely-Sensed
Data Resolutions)
อุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลที่ต่างกันจะให้ข้อมูลภาพที่แตกต่างกัน
ขึ้นกับคุณลักษณะของอุปกรณ์รับรู้
เราสามารถใช้ความละเอียดของข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกล ในการบ่งชี้ถึงคุณลักษณะที่ต่างกันดังกล่าวได้
ความละเอียดเชิงคลื่น (Spectral resolution)
การรับรู้หรือการมองเห็นของมนุษย์
จะใช้ดวงตาเป็นระบบอุปกรณ์รับรู้ (remote
sensor) ภายในจอตา (retina) ประกอบด้วย
เซลล์รูปแท่ง (rod cell) และเซลล์รูปกรวย (cone
cell)
เซลล์รูปแท่ง
มีความไวต่อความสว่างของแสงแม้มีปริมาณแสงไม่มาก แต่ไม่สามารถแยกแยะแสงสีต่างๆได้
เนื่องจากเซลล์รูปแท่งจะตอบสนองต่อแสงในช่วงกว้าง
ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น
จึงเรียกได้ว่าไม่มีความละเอียดเชิงคลื่น หรือมีความละเอียดเชิงคลื่นในช่วงกว้าง
ภาพที่ได้จะเป็นเพียงภาพความสว่างและมืด หรือภาพขาว-ดำ
เซลล์รูปกรวย มีปฏิกิริยาต่อแสงสีที่ต่างๆ
เมื่อมีแสงปริมาณที่มากพอ
โดยปกติดวงตามนุษย์สามารถแยกแสงสีต่างๆได้จากเซลล์รูปกรวยสามชนิด ที่ตอบสนองต่อแสง
(คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ในช่วงต่างๆกัน คือ ช่วงคลื่นยาว (long wavelength, L) ตอบสนองได้ดีในช่วงคลื่นแสงสีเหลืองถึงแดง
ช่วงคลื่นกลาง (medium wavelength, M) ตอบสนองได้ดีในช่วงคลื่นแสงสีเขียว
และช่วงคลื่นสั้น (short wavelength, S) ตอบสนองได้ดีในช่วงคลื่นแสงสีม่วงหรือน้ำเงิน
รูปที่ 3 แสดงการตอบสนองของเซลล์รูปกรวยทั้งสามชนิดในช่วงคลื่นต่างๆ
รูปที่
3 การตอบสนองของเซลล์รูปกรวยต่อแสงในช่วงคลื่นต่างๆ
และการวัดช่วงความยาวคลื่นบริเวณกึ่งกลางจากยอดคลื่น (full-width
at half maximum, FWHM)
ที่มา: ดัดแปลงจาก: Jorke, H. and Fritz, M. (2005).
|
ความละเอียดเชิงคลื่นของดวงตามนุษย์
ถูกกำหนดจากความกว้างของช่วงความยาวคลื่นบริเวณกึ่งกลางจากยอดคลื่น (full-width at half maximum, FWHM) ของการตอบสนองของเซลล์รูปกรวยแต่ละชนิด
นั่นหมายถึงเซลล์รูปกรวยจะมีช่วงความยาวคลื่นที่มีการตอบสนองต่อแสงสูงสุดและความละเอียดเชิงคลื่นที่ต่างกันดังรูปที่
3 ซึ่งจะเห็นว่าเซลล์รูปกรวยชนิด S, M และ
L มีความละเอียดเชิงคลื่นเท่ากับ 60, 80 และ 70 nm ตามลำดับ ตามตารางที่ 1
ตารางที่
1 ช่วงความยาวคลื่นที่มีการตอบสนองต่อแสงสูงสุดและความละเอียดเชิงคลื่นของเซลล์รูปกรวยในดวงตามนุษย์
ชนิดของเซลล์รูปกรวย
|
แสงสี
|
ความยาวคลื่นที่มีการตอบสนองสูงสุด
|
ความละเอียดเชิงคลื่น
|
S
|
น้ำเงิน
|
450
nm
|
60
nm
|
M
|
เขียว
|
550
nm
|
80
nm
|
L
|
แดง
|
600
nm
|
70
nm
|
ข้อมูลจาก: Stockman et al. (1993)
สำหรับคนที่ตาบอดสีจะมีการตอบสนองต่อแสงที่ผิดไปจากที่กล่าวมามาก
นอกจากนี้ยังมีรายงานว่ามีคนที่จอตามีการตอบสนองต่อแสงได้มากกว่าสามช่วงดังกล่าวด้วย
คือตอบสนองได้สี่หรือห้าช่วง ทำให้มีการมองเห็นแสงสีได้พิเศษกว่าคนอื่นๆ (Stockman et al. 1993)
ในบริเวณที่มีความสว่างน้อยมาก
เราสามารถมองเห็นได้เพียงภาพขาว-ดำ เนื่องจากมีการตอบสนองของเซลล์รูปแท่งเท่านั้น
ต่อเมื่อมีปริมาณแสงมากพอ
เราจึงเริ่มมองเห็นสีสันต่างๆได้จากการตอบสนองของเซลล์รูปกรวย
สำหรับอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลเชิงแสง
จะเป็นการเลียนแบบการทำงานของตามนุษย์
กล่าวคืออุปกรณ์รับรู้จะมีการตอบสนองต่อช่วงคลื่นต่างๆ ที่มีจำนวนช่วงคลื่นเท่ากับตามนุษย์หรืออาจมีมากกว่าเพื่อเป็นการขยายขอบเขตของการรับรู้
ในการเพิ่มจำนวนช่องของการรับรู้ให้มากขึ้นในช่วงคลื่นเดียวกัน
ความละเอียดเชิงคลื่นจำเป็นต้องมีช่วงที่แคบลง (ค่าน้อยลง)
สำหรับอุปกรณ์รับรู้ที่มีช่วงการรับรู้ที่แคบ หมายถึงมีความละเอียดเชิงคลื่นที่ดี
ส่วนอุปกรณ์ที่มีช่วงการรับรู้ที่กว้าง (เช่นการถ่ายภาพขาวดำ)
จะมีความละเอียดเชิงคลื่นที่ไม่ดีหรือหยาบ
มีการนำระบบการรับรู้จากระยะไกลแบบหลายช่วงคลื่น
(Multispectral
remote sensing system) ติดตั้งกับดาวเทียม
เนื่องจากมีความต้องการใช้อุปกรณ์ที่สามารถตอบสนองต่อความยาวคลื่นนอกช่วงคลื่นที่ตามองเห็น
ทำให้เราสามารถแยกแยะสิ่งปกคลุมดินและพื้นโลกได้พิเศษกว่าความสามารถปกติของตามนุษย์
ตัวอย่างเช่น ดาวเทียม Landsat-5 ติดตั้งอุปกรณ์ Thematic
Mapper (TM) เป็นอุปกรณ์ที่เหมาะสำหรับการทำแผนที่การใช้ประโยชน์ที่ดินและการจำแนกสิ่งปกคลุมดิน
มีการตอบสนองใน 7 ช่วงคลื่น
โดยมีการกำหนดให้ชื่อแต่ละช่วงคลื่นเป็น band เช่นการตอบสนองในช่วงคลื่นแสงสีน้ำเงินเป็น
band 1 และช่วงคลื่นแสงสีเขียวเป็น band 2 เป็นต้น ดังตารางที่ 2
ตารางที่
2 การตอบสนองต่อช่วงคลื่นต่างๆของอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกล Landsat-5
TM
Sensor
TMMisson 4-5
|
Spectral
Sensitivity (µm)
|
Nominal
Spectral Location
|
GroundResolution
(m)
|
Band
1
|
0.45-0.52
|
Blue
|
30
x 30
|
Band
2
|
0.52-0.60
|
Green
|
30
x 30
|
Band
3
|
0.63-0.69
|
Red
|
30
x 30
|
Band
4
|
0.76-0.90
|
Near-IR
|
30
x 30
|
Band
5
|
1.55-1.75
|
Mid-IR
|
30
x 30
|
Band
6
|
10.4-12.5
|
Thermal-IR
|
120
x 120
|
Band
7
|
2.08-2.35
|
Mid-IR
|
30
x 30
|
ข้อมูลจาก: Landsat Thematic Mapper (TM) - USGS (U.S.
Geological Survey).
ข้อมูลภาพที่ได้จากอุปกรณ์ Landsat-5 TM เมื่อถ่ายบริเวณป่าดงพญาเย็น
จังหวัดปราจีนบุรีและนครราชสีมาในช่วงคลื่นต่างๆเป็นดังรูปที่ 4 (ทั้งนี้ใน band 6 เป็นข้อมูลภาพที่ตอบสนองต่อช่วงคลื่นอินฟราเรดความร้อน
จะไม่กล่าวถึงในที่นี้
รูปที่
4 ข้อมูลภาพจาก Landsat-5 TM ในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ
ของพื้นที่ป่าดงพญาเย็นและบริเวณใกล้เคียง
ที่มา: ภาพได้รับความอนุเคราะห์จาก:
สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ
|
จะเห็นว่าข้อมูลในตำแหน่งเดียวกันบนพื้นดิน
เมื่อถ่ายด้วยอุปกรณ์ที่มีช่วงคลื่นต่างๆกันจะให้ค่าความสว่างแตกต่างกันขึ้นกับการตอบสนองเชิงคลื่นของสิ่งที่ปกคลุมพื้นดิน
เช่นพืชพรรณดูดกลืนคลื่นแสงสีน้ำเงินและแดงที่ตกกระทบมาก (สะท้อนน้อย)
ช่วงคลื่นดังกล่าวจำเป็นต่อการสังเคราะห์แสงของพืช ในบริเวณที่มีพืชพรรณปกคลุม
ช่วงคลื่นแสงสีน้ำเงินและแดงจึงมีค่าความสว่างต่ำมาก
ส่วนคลื่นแสงในช่วงอินฟราเรดใกล้จะถูกสะท้อนออกอย่างมากเนื่องจากโครงสร้างของผนังใบไม้ของพืชพรรณ
บริเวณสิ่งปกคลุมดินที่เป็นพืชพรรณที่ปรากฏในข้อมูลภาพแบนด์ 4 จึงมีค่าความสว่างสูงมากที่สุดเมื่อเทียบกับแบนด์อื่นๆ
สำหรับบริเวณที่เป็นสิ่งปลูกสร้าง หรือดินเปิด จะสะท้อนแสงตลอดช่วงความยาวคลื่น
จึงมีค่าความสว่างในทุกแบนด์
ดาวเทียมที่ติดตั้งอุปกรณ์แบบหลายช่วงคลื่นมีอีกเป็นจำนวนมาก
เฉพาะที่มีการใช้ข้อมูลภาพอย่างแพร่หลายในประเทศไทย เช่น ดาวเทียม SPOT, IKONOS หรือ QuickBird
มีช่วงความยาวคลื่นแสดงดังรูปที่ 5 รวมถึงดาวเทียม
THEOS ของไทยที่เข้าสู่วงโคจรเมื่อปลายปี พ.ศ.2551
รูปที่
5 ช่วงความยาวคลื่นและความละเอียดเชิงคลื่นโดยประมาณของดาวเทียมต่างๆที่มีการใช้ข้อมูลภาพอย่างแพร่หลายในประเทศไทย
|
นอกจากนี้อุปกรณ์ที่สามารถตอบสนองช่วงคลื่นจำนวนมาก
จะเรียกว่า Hyperspectral
system อย่างเช่น อุปกรณ์ MODIS ที่ติดตั้งบนดาวเทียม
Terra มีจำนวนช่วงคลื่นถึง 36 ช่วง
ครอบคลุมตั้งแต่ช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นไปจนถึงอินฟราเรดความร้อน (MODIS
Website) สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในหลายด้าน เช่น
การแยกแยะสิ่งปกคลุมดิน คุณสมบัติของเมฆและละอองลอยในบรรยากาศ
สีของมหาสมุทรและการตรวจหาแพลงก์ตอนพืช (phytoplankton) อุณหภูมิของพื้นผิวดินและมหาสมุทร
เป็นต้น
ความละเอียดเชิงพื้นที่ (Spatial resolution)
ในการรับรู้จากระยะไกล
แสงหรือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากพื้นโลกเข้ามาภายในมุมมองของอุปกรณ์รับรู้
จะถูกบันทึกเป็นค่าความสว่างของจุดภาพในตำแหน่งที่สัมพันธ์กับพื้นที่ในบริเวณนั้นตามรูปที่
6 ความกว้างของมุมมองนี้เรียกว่า Instantaneous Filed-Of-View (IFOV,
β
) โดยที่ IFOV จะเป็นตัวกำหนดระยะทางบนพื้นโลกที่อุปกรณ์รับรู้ครอบคลุม
ทั้งนี้ระยะทางดังกล่าวจะขึ้นกับตำแหน่งความสูง (H ) ของยานสำรวจ (อากาศยานหรือดาวเทียม) ที่อุปกรณ์รับรู้ติดตั้งอยู่ด้วย
กล่าวคือ อุปกรณ์รับรู้ชุดเดียวกัน ที่ระดับความสูงมากขึ้น จะทำให้ระยะทางบนพื้นโลกที่อุปกรณ์รับรู้ครอบคลุมมากขึ้น
รูปที่
6 ความละเอียดเชิงพื้นที่กำหนดจาก Instantaneous Field-of-View
(IFOV) และระดับความสูงของยานสำรวจ
ที่มา: Jansen (2007).
|
ระยะทางบนพื้นโลกที่อุปกรณ์รับรู้ครอบคลุมภายใน IFOV นั้นบ่งบอกถึง ขนาดจุดภาพ (pixel
size) เมื่อนำข้อมูลที่ได้จากการรับรู้ในแต่ละ IFOV มาเรียงชิดติดกัน จะได้ข้อมูลแถว และสดมภ์
เกิดเป็นข้อมูลภาพขึ้นดังที่กล่าวมาแล้ว ในอีกความหมายหนึ่ง
ขนาดจุดภาพจะเปรียบได้กับระยะห่างบนพื้นดินของการสุ่มข้อมูลจากอุปกรณ์รับรู้ หรือ ground
sampling distance (GSD) อุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลในปัจจุบัน
ส่วนใหญ่จะได้รับการออกแบบให้ขนาดจุดภาพมีขนาดเท่ากับระยะของการสุ่มข้อมูล
ดังนั้นขนาดจุดภาพกับ GSD จะเป็นสิ่งเดียวกัน
สำหรับ ความละเอียดเชิงพื้นที่ ของอุปกรณ์รับรู้
จะหมายถึงขนาดของวัตถุหรือระยะบนพื้นดินที่เล็กที่สุด ที่เราสามารถแยกแยะได้ (ground
resolving power, GRD) จากข้อมูลภาพที่ได้จากการรับรู้
ถ้าขนาดหรือระยะทางที่เราแยกแยะได้มีขนาดเล็ก
หมายถึงว่าอุปกรณ์รับรู้นั้นมีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง
จะเห็นว่า ขนาดจุดภาพ หรือ GSD และความละเอียดเชิงพื้นที่
หรือ GRD มีความหมายแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
ตามทางทฤษฎีการสุ่มข้อมูลของ Nyquist และ Shannon
(Richards and Jia, 2006) ขนาดของความละเอียดเชิงพื้นที่หรือ GRD
จะต้องมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับสองเท่าของการสุ่มข้อมูลจากอุปกรณ์รับรู้
หรือขนาดจุดภาพ
ในการใช้งานด้านการรับรู้จากระยะไกล ขนาดจุดภาพถูกนำมาใช้ในความหมายของความละเอียดเชิงพื้นที่
โดยละความหมายเดิมในการแยกแยะวัตถุบนพื้นดินไป จึงควรเน้นในที่นี้ว่า
เมื่อเราระบุว่าขนาดจุดภาพ 10
เมตร ไม่ได้หมายความว่าเราจะสามารถแยกแยะวัตถุที่มีขนาด 10 เมตรได้ แต่จะแยกแยะวัตถุหรือพื้นที่ที่มีขนาดตั้งแต่ 20 เมตรขึ้นไปได้
ดังนั้นเมื่ออ้างถึงความละเอียดเชิงพื้นที่ควรตรวจสอบให้แน่ใจก่อนว่าเป็นค่าขนาดจุดภาพ
(GSD) หรือระยะที่เราสามารถแยกแยะวัตถุได้ (GRD) ขนาดจุดภาพต่างๆกันส่งผลต่อการแยกแยะข้อมูลภาพแสดงได้ดังรูปที่ 7
รูปที่
7 การจำลองขนาดจุดภาพต่างๆกันในพื้นที่เดียวกัน
ที่มา: Jansen (2007).
|
ความละเอียดเชิงรังสี (Radiometric resolution)
จากที่ได้กล่าวมาแล้ว
อุปกรณ์รับรู้บันทึกค่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบแอนะล็อก
ซึ่งต้องถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นข้อมูลเชิงเลข โดยใช้ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (analog-to-digital converter) ในการแปลงดังกล่าว
ค่าของตัวเลขที่ใช้แทนจะอยู่ในรูปของเลขฐานสองจำนวนหลายหลักหรือ digital
number (DN) โดยจะต้องมีการปรับเทียบค่าสูงสุดของเลขฐานสองกับค่าสูงสุดของสัญญาณที่วัดได้
เลขฐานสอง 2
บิต (จำนวน 2 หลัก) จะแสดงค่าความสว่างตั้งแต่
0-3 แตกต่างกันได้ 4 ระดับ ถ้า 4
บิตจะแสดงค่าความสว่างตั้งแต่ 0-15 (16 ระดับ)
และ 8 บิต จะได้ 0-255 (256 ระดับ)
หรือ ถ้า n บิต จะได้เท่ากับ 2n ระดับ โดยค่า 0 แทนค่าความสว่างต่ำสุด (สีดำ) และค่า
3, 15 และ 255 สำหรับข้อมูล 2,
4 และ 8 บิต ตามลำดับ แทนค่าความสว่างสูงสุด
(สีขาว) ค่าที่อยู่ระหว่างกลางเรียกว่า ค่าระดับเทา (grey level)
ถ้าใช้จำนวนหลักของเลขฐานสองมากกว่าจะทำให้เราสามารถแปลงสัญญาณแอนะล็อกไปเป็นดิจิทัลได้ละเอียดมากขึ้น
รูปที่ 8 แสดงการเปรียบเทียบการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นเลขฐานสอง จำนวนหลัก 3
บิต และ 5 บิต จะเห็นว่าจำนวนหลัก 5 บิต จะให้ค่าข้อมูลเชิงเลขที่ใกล้เคียงกับระดับสัญญาณจริงมากกว่า
ซึ่งจะเรียกว่ามี ความละเอียดเชิงรังสี มากกว่า รูปที่ 9 แสดงความละเอียดเชิงรังสีที่แตกต่างกัน
รูปที่
8 แสดงการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นเลขฐานสอง จำนวนหลัก 3 บิต และ 5 บิต จะเห็นว่าจำนวนหลัก 5 บิต
จะให้ค่าข้อมูลเชิงเลขที่ใกล้เคียงกับระดับสัญญาณจริงมากกว่า
การใช้จำนวนหลักมากกว่าจะมี ความละเอียดเชิงรังสี มากกว่า
|
แม้ว่าการใช้ข้อมูลที่มีจำนวนบิตสูงขึ้นจะทำให้เราได้ความละเอียดเชิงรังสีสูงขึ้น
แต่จะทำให้มีข้อมูลจำนวนมากขึ้น ต้องการแหล่งสำรองข้อมูลใหญ่ขึ้น
และปริมาณข้อมูลที่ต้องถ่ายโอนผ่านคลื่นวิทยุลงสู่สถานีภาคพื้นดินก็มากขึ้นด้วย
ดังนั้นความละเอียดเชิงรังสีจึงต้องเหมาะสมกับปริมาณที่ต้องการวัดและอัตราเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลจากดาวเทียม
อุปกรณ์รับรู้ปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้จำนวนหลักอยู่ระหว่าง 8-12 บิต
รูปที่
9 ความละเอียดเชิงรังสีที่แตกต่างกันทำให้ได้ภาพที่มีระดับเทา (grey
level) ต่างกัน
ตั้งแต่ 8 บิต (256 ระดับ)
จนถึง 1 บิต (2 ระดับ)
|
ความละเอียดเชิงเวลา (Temporal resolution)
ความละเอียดเชิงเวลา
หมายถึงระยะเวลาสั้นที่สุดในการที่อุปกรณ์รับรู้สามารถกลับมาเก็บข้อมูลหรือถ่ายภาพซ้ำตำแหน่งเดิมได้
โดยช่วงเวลาดังกล่าวจะถูกกำหนดจาก วงโคจรของดาวเทียม
ตำแหน่งละติจูดของพื้นที่บนโลก และมุมเอียงของการถ่ายภาพ เป็นต้น
อุปกรณ์รับรู้ที่ติดตั้งกับดาวเทียมแต่ละดวงจึงมี ความละเอียดเชิงเวลา ที่ต่างกัน
ในการกลับมาถ่ายซ้ำที่เดิมได้เร็วจะทำให้สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงได้รวดเร็วขึ้น
จะมี ความละเอียดเชิงเวลาสูง การประยุกต์ใช้งานเช่น
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรหรือสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน
สังเกตผลผลิตการเกษตร อาจต้องการอุปกรณ์รับรู้ที่มีความละเอียดเชิงเวลาไม่มากนัก
เช่น 15 วันหรือมากกว่าได้ ตัวอย่างของอุปกรณ์รับรู้เหล่านี้ได้แก่ Landsat-5
TM ซึ่งมีความละเอียดเชิงเวลา 16 วัน SPOT-HRV
มีความละเอียดเชิงเวลา 26 วัน เป็นต้น
ดาวเทียมสำหรับงานด้านอุตุนิยม
ต้องการดาวเทียมที่สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้ตลอดเวลาหรือมีความละเอียดเชิงเวลาสูงมาก
แต่ไม่ต้องการความละเอียดเชิงพื้นที่มากนัก เช่น
เฝ้าสังเกตการก่อตัวของเมฆในมหาสมุทร ดังนั้นจึงต้องใช้ดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้า
ซึ่งตัวดาวเทียมจะอยู่สูงจากพื้นโลกมาก แต่จะมีตำแหน่งคงที่บนท้องฟ้า
ทำให้สามารถเก็บบันทึกข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศได้ตลอดเวลา
ตัวอย่างของอุปกรณ์รับรู้นี้ ได้แก่ ชุดดาวเทียม GOES (GOES Project Science) เป็นต้น
