การใช้ Remote Sensing เพื่อการศึกษาพืช

1. บทความ
ดร.ชัยโชค ไวภาษา วศ.36
การใช้ Remote Sensing
เพื่อการศึกษา พืช
ผมเขียนย่อความฉบับนี้ขึ้นเพื่อให้ท่านผู้อ่านชาวอินทาเนียได้เห็นถึงการ
ประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการสำรวจจากระยะไกล (Remote Sensing) เพื่อการ
ศึกษาพืช เรื่องราวต่างๆ ในที่นี้เรียบเรียงขึ้นมาจากประสบการณ์ตรงที่สั่งสมมา
จากงานวิจยัตา่งๆ ท่ผี มไดท้ำมานานกวา่ 10 ป ีและโดยหนา้ท่กี รรมการตรวจงาน
(Reviewer) ของวารสารชั้นนำในสายงาน Remote Sensing หลายฉบับ ทำให้
ผมมีโอกาสได้อ่านงานวิชาการในเรื่องนี้มามากพอสมควร จึงอยากจะนำเอา
ประสบการณ์เหล่านี้มาเล่าสู่กันฟัง โดยผมพยายามไม่ใช้ภาษาทางวิชาการเพื่อ
ให้ท่านผู้อ่านที่ไม่มีพื้นความรู้ทาง Remote Sensing สามารถทำความเข้าใจได้
โดยง่าย โดยจะเริ่มจากการช้แี จงให้เห็นถึงความสำคัญของพืชพอสังเขป ถัดมา
ก็จะบอกว่าทำไม Remote Sensing จึงเป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสำหรับการศึกษา
พืช หลังจากนั้นก็จะยกตัวอย่างการใช้งาน Remote Sensing ที่สำคัญๆ เพื่อให้
ท่านผู้อ่านได้เห็นภาพที่ชัดเจน สุดท้ายก็จะสรุปประเด็นต่างๆ และให้แนวทาง
ของการศึกษาและพัฒนาเรื่องดังกล่าวต่อไปในอนาคต
อินทาเนีย 76
กันยายน - ตุลาคม
ภาพพืชตระกูลถั่วที่มีความสำคัญแก่มนุษย์โลกมานานแสนนาน
(เจ้าของภาพ www.asdi.com)
ภาพแสดงการเปรียบเทียบระหว่างข้อมูล Multispectral Data
ที่มีช่วงคลื่นกว้างดังแถบสีเทา และข้อมูล Hyperspectral Data
ที่มีลักษณะต่อเนื่องดังเส้นสีดำ (เจ้าของภาพ Karin Schmidt)
ภาพแสดงตัวอย่างการใช้เครื่องมือ
เก็บข้อมูลพืชจากพื้นที่ศึกษา
(เจ้าของภาพ www.asdi.com
และ Coburn and Peddle)

2. INTANIA
77
September - October
พืชเป็นสิ่งสำคัญของเราทุกคน
เราทราบกันดีว่า พืชมีความสำคัญแก่พวกเรา
เป็นอย่างมาก มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลัก
ของระบบนิเวศที่เราอาศัยอยู่ ยังเป็นแหล่งอาหาร
ที่สำคัญมากของมนุษย์ การทำความเข้าใจ
เกี่ยวกับพืชในระดับมาตราส่วนต่างๆ (Scale)
จึงเป็นสิ่งจำเป็นแก่การดำรงชีพของเรา ตัวอย่าง
ของการศึกษาพืชที่พบบ่อย ได้แก่ การศึกษาเพื่อ
เพิ่มผลผลิตทางการเกษตรในระดับแปลงปลูก
การศึกษาทรัพยากรธรรมชาติป่าไม้ในระดับ
จังหวัด การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของพืชกับภาวะ
โลกร้อนในระดับทวีป แต่การศึกษาพืชไม่ว่าจะ
เป็นระดับมาตราส่วนใดก็เป็นเรื่องที่ยากและ
ซับซ้อน เนื่องจากพืชนั้นเปลี่ยนแปลงได้ตาม
เวลาและมักปกคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้าง
การเก็บข้อมูลต่างๆ ของพืชจึงมีค่าใช้จ่ายสูง
และใช้เวลานาน
ทำไมต้องใช้ Remote Sensing เพื่อการศึกษา
พืช
ในปัจจุบันนี้เป็นที่ยอมรับกันแล้วว่า
เทคโนโลยีการสำรวจจากระยะไกล (Remote
Sensing) นนั้ เปน็เครอื่งมือท่ถี กูนำมาประยุกตใ์ช้
ในการศึกษาพืชและกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น
เรื่อยๆ ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะเทคโนโลยีนี้ช่วยลด
ภาระในการเก็บข้อมูลภาคสนามลงเป็นอย่างมาก
ทำให้ประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่าย (Cost-
Effective) นอกจากนั้น เทคโนโลยีการสำรวจ
จากระยะไกลในปัจจุบันไม่ได้เป็นเพียงกล้อง
ถ่ายภาพทางอากาศธรรมดาๆ อย่างที่เข้าใจกัน
อีกต่อไป เทคโนโลยีในสาขานี้ได้พัฒนาไปไกล
จากนั้นมาก การถ่ายภาพขาวดำจากเครื่องบิน
หรือการถ่ายภาพหลายช่วงคลื่นจากดาวเทียม
SPOT และ LANDSAT จึงไม่ใช่ตัวตนที่แท้จริง
ของวิทยาการทางด้านนี้อีกต่อไปแล้ว สิ่งที่
เพิ่มเติมเข้ามาในยุคนี้ทำให้ประโยชน์ในด้านการ
ใช้งานของวิทยาการแขนงนี้กว้างขึ้นไปอีกหลาย
เท่าตัว ไม่ว่าจะเป็นกล้องถ่ายภาพความละเอียดสูง
ที่ถูกติดตั้งไว้บนดาวเทียมซึ่งสามารถวนกลับมา
ถ่ายภาพซ้ำจุดเดิมได้เรื่อยๆ ตามที่เราต้องการ
ทำให้การติดตามความเปลี่ยนแปลงของพืช
บนพื้นผิวโลกทำได้โดยง่ายและให้ความถูกต้อง
สูง (ความถูกต้องระดับเซนติเมตร) หรือจะเป็น
อุปกรณ์ส่งสัญญาณเรดาร์ที่สามารถส่งสัญญาณ
ทะลุก้อนเมฆเพื่อศึกษาพืชที่ปกคลุมพื้นที่เบื้องล่างได้แม้จะอยู่ในช่วงฤดูฝน
และมีเมฆบังอยู่ก็ตาม หรือการนำเอาเทคโนโลยีแสงเลเซอร์มาประยุกต์
โดยยิงลำแสงใส่พื้นที่ที่มีต้นไม้ปกคลุมแล้วคำนวณค่าเวลาในการสะท้อน
ให้กลายเป็นค่าความสูงของต้นไม้ หรือจะเป็นการผสมหลักการของเครื่องวัด
Spectrometer เข้ากับกล้องถ่ายภาพ ซึ่งทำให้กล้องดังกล่าวสามารถขยาย
รายละเอียดของข้อมูลการสะท้อนแสงได้มากกว่าชนิดดั้งเดิมเป็น 100 เท่าและ
ใชใ้นการจำแนกพรรณไมท้่ปี กคลุมดินที่มคี วามซับซอ้นออกจากกันได ้เปน็ตน้
เพราะ Remote Sensing เก็บข้อมูลได้บ่อยครั้งเท่าที่เราต้องการ
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการสำรวจจากระยะไกลเพื่อการศึกษาพืช
ที่พบโดยมากมักจะเป็นการนำเอาความสามารถในการวนกลับมาที่ตำแหน่ง
เดิมของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ (Revisiting Ability) มาใช้
ในการเก็บข้อมูลต่างช่วงเวลาของพืช (Time Series) เนื่องจากพืชเป็นวัตถุ
คลุมดินที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ตัวอย่างที่น่าสนใจมีดังต่อไปนี้
ภาพแสดงพฤติกรรมของพืชที่มีความเปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา
(เจ้าของภาพ John R. Jensen)
• การติดตามความเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากธรรมชาติตามฤดูกาล
ตัวอย่างที่จะกล่าวถึงคือการศึกษาภาพรวมของพืชในระดับทวีป โดยมี
จุดมุ่งหมายอยู่ที่การค้นหาความจริงเกี่ยวกับภาวะโลกร้อน การศึกษา
ประเภทนี้มักใช้ดาวเทียมสำรวจที่สามารถถ่ายภาพพื้นที่บริเวณกว้างแต่มี
ลักษณะเป็น Hyperspectral Data ดาวเทียมประเภทนี้จะกลับมาถ่ายภาพ
ท่ตี ำแหนง่เดิมซ้ำเปน็รายวัน ขอ้มูลความเปล่ยี นแปลงของพืชในหลายๆ ดา้น
ก็จะถูกประมวลผลทางสถิติและบันทึกเพื่อใช้ในการพยากรณ์ผลจากภาวะ
โลกร้อนที่แม่นยำขึ้นต่อไป
• การประเมินความเสียหายเนื่องจากภัยธรรมชาติ เทคโนโลยี
Remote Sensing ช่วยเพิ่มความรวดเร็วของการรายงานความเสียหาย
โดยการเปรียบเทียบสถานการณ์ก่อนและหลังเกิดเหตุการณ์ได้อย่าง
ทันท่วงที เนื่องจากสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างเร็ว ตัวอย่างเช่น เมื่อครั้งเกิด
เหตุการณ์คลื่นยักษ์ถล่ม เทคโนโลยี Remote Sensing ช่วยให้เราประเมิน
สถานการณ์ความเสียหายได้ทันที ซึ่งเป็นข้อมูลที่หน่วยงานที่เกี่ยวข้องต้อง
นำไปใช้เพื่อเข้าไปช่วยบรรเทาทุกข์ตามลำดับของความสูญเสีย หรือเมื่อเกิด

3. เหตุไฟป่าเราก็จะสามารถประเมินสถานการณ์ได้อย่างต่อเนื่อง
เป็นรายวันและสามารถวางแผนควบคุมเพลิงได้อย่างทันท่วงที
• การติดตามความเปลี่ยนแปลงของพืชที่เกิดขึ้นจาก
ฝีมือของมนุษย์ การประเมินผลผลิตทางการเกษตรและการ
พยากรณ์ผลผลิตล่วงหน้าเป็นตัวอย่างที่ดีในเรื่องนี้ เนื่องจาก
พืชเศรษฐกิจบางอย่างมีราคาที่แกว่งตัว ไม่แน่นอน เทคโนโลยี
Remote Sensing ช่วยให้ข้อมูลผลผลิตที่ชัดเจนขึ้น ทำให้
รัฐบาลสามารถหามาตรการบริหารจัดการราคาผลผลิตทาง
การเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพได้ ตัวอย่างอื่นที่ผมได้มี
โอกาสร่วมทำการวิจัยด้วย เช่น การวิเคราะห์ความเปลี่ยนแปลง
ของค่าการสะท้อนแสงเพื่อหาพื้นที่ทิ้งร้างทางการเกษตร
ผลการศึกษานี้สามารถนำไปช่วยหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในการ
บริหารพื้นที่ทำการเกษตรให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้ เช่น
การออกมาตรการภาษีที่ดินหากเกษตรกรไม่ใช้พื้นที่ทำกิน
อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นต้น
อินทาเนีย 78
กันยายน - ตุลาคม
ทางการเกษตร ตัวอย่างการใช้งานทางด้านการบริหารจัดการ
ปา่ไม ้กค็อื การทำแผนท่ปี า่ดิบชนื้และปา่ชายเลนที่โดยปกติแล้ว
เปน็เรอื่งท่ยี งุ่ยาก โดยอาจใชเ้วลาเปน็ปใีนการเก็บขอ้มูลภาคสนาม
ซึ่งทำให้สิ้นเปลืองงบประมาณเป็นอย่างมาก และบางครั้ง
ก็ได้ข้อมูลไม่ครบเนื่องจากพื้นที่ป่ารกทึบบางแห่งนั้นไม่สามารถ
เข้าถึงได้ด้วยการเดินสำรวจ รายงานท่พี บและประสบการณ์ตรง
ของผู้เขียนสามารถยืนยันได้ว่า เทคโนโลยี Remote Sensing นั้น
ช่วยให้เราสามารถทำงานยุ่งยากดังกล่าวให้เสร็จลุล่วงได้ภายใน
เวลาไมก่่เี ดือนเทา่นนั้ สว่นตัวอยา่งการใชง้านทางดา้นการเกษตร
ก็มีมากมาย เช่น การจำแนกแผนที่การใช้ที่ดินเพื่อใช้ในการ
บริหารจัดการพื้นที่ทำกินทางการเกษตร ทำให้สามารถตรวจสอบ
ได้อย่างรวดเร็วว่าพื้นที่เกษตรกรรมที่สนใจนั้นกำลังปลูกพืช
ชนิดใดอยู่
ภาพแสดงความสามารถของเทคโนโลยี Remote Sensing
ในการติดตามความเปลี่ยนแปลงของพืชที่ถูกทำลายด้วยฝีมือของมนุษย์
ในบริเวณพื้นที่รอยต่อระหว่างนากุ้งกับป่าชายเลน
(เจ้าของภาพ ชัยโชค ไวภาษา)
เพราะ Remote Sensing ให้ความถูกต้องสูง
การศึกษาพืชด้วยการใช้เทคโนโลยีการสำรวจจาก
ระยะไกลที่นิยมมากคือการทำแผนที่พรรณไม้ ซึ่งการใช้กล้อง
ถ่ายภาพความละเอียดสูงร่วมกับการใช้เทคนิคของเครื่องวัด
ประเภท Spectrometer หรือที่เราเรียกด้วยชื่อใหม่ว่า High-resolution
Technology และ Hyperspectral Technology นั้น
ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าให้ความถูกต้องในการจำแนกสูงกว่า
การใช้วิธีการจำแนกแบบดั้งเดิมมาก โดยมีรายงานออกมาแสดง
ให้เห็นถึงความสามารถในการจำแนกพรรณไม้ในระดับ Species
Level แผนที่ Species Map เหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากแก่
การศึกษาระบบนิเวศของพืชและการบริหารจัดการผลผลิต
ภาพแสดงให้เห็นถึงความยากลำบากของการทำงานสำรวจภาคสนาม
ในพื้นที่ป่าชายเลน (เจ้าของภาพ ชัยโชค ไวภาษา)
ภาพถ่ายดาวเทียมของพื้นที่ป่าชายเลน แหลมตะลุมพุก
ปากพนัง นครศรีธรรมราช (เจ้าของภาพ ชัยโชค ไวภาษา)

4. INTANIA
79
September - October
บทส่งท้าย
ผู้เขียนหวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะสามารถทำให้ท่านผู้อ่าน
ชาวอินทาเนียเห็นถึงศักยภาพที่แท้จริงของเทคโนโลยี Remote Sensing
ในการศึกษาพืชได้อย่างชัดเจน ความหลากหลายของการใช้งานนั้น
แปรผันโดยตรงกับเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เกิดขึ้น ผู้เขียนมีความเห็นว่า
ในอนาคตอันใกล้เมื่อเทคโนโลยีของ Remote Sensing พัฒนาต่อไปอีกก็จะ
ยิ่งเห็นการศึกษาพืชด้วยเทคโนโลยี Remote Sensing ที่ยิ่งมีประสิทธิภาพ
สูงขึ้น รวมไปถึงการพัฒนาวิธีการประมวลผลแบบใหม่ที่ดีขึ้นเพื่อให้
สอดคล้องกับการใช้ข้อมูลสมัยใหม่ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจาก
ปริมาณของข้อมูลที่เพิ่มขึ้นตามมาเป็นเงาตามตัว สุดท้ายนี้ผู้เขียนยังหวัง
อีกด้วยว่า ท่านผู้อ่านจะมองเห็นถึงความสามารถของเทคโนโลยีการสำรวจ
จากระยะไกลและเกิดประกายความคิดพร้อมกับความรู้สึก “คันไม้ คันมือ”
ทีจะนำเอาเทคโนโลยีชนิดนี้ไปประยุกต์ใช้ในงานของท่านให้ได้ประโยชน์่
สูงสุดต่อไป
เพราะข้อมูล Remote Sensing เหมาะกับการ
สร้างแบบจำลองของพืช
การใช้ Remote Sensing ที่นิยมทำกันมาก
อีกอย่างหนึ่งก็คือการสร้างแบบจำลองหาความ
สัมพันธ์ระหว่างพืชกับข้อมูลที่ได้จาก Remote
Sensing การศึกษาประเภทนี้ให้ผลลัพธ์จำพวก
แผนที่ชีวมวล (Biomass Map) หรือแผนที่ความ
หนาแน่นของใบ (LAI Map) ประโยชน์ที่เห็น
ได้ชัดคือการนำไปติดตามผลผลิตทางการเกษตร
หรือพยากรณ์ผลผลิตล่วงหน้า นอกจากนี้ วิธีการ
ดังกล่าวยังสามารถนำไปใช้ติดตามผลของ
โครงการปลูกป่าต่างๆ ว่า ป่าปลูกเจริญเติบโตดี
ตามเปา้หมายหรือไม ่นอกจากนี้ การใชเ้ครอื่งมือ
ประเภท Laser Scanner ที่ติดตั้งอยู่บนเครื่องบิน
ก็เป็นที่นิยมใช้ในการศึกษาประเภทนี้เช่นกัน
เพราะให้ข้อมูล Ready-to-use ออกมาเป็น
แบบจำลอง 3 มิติ แต่ก็ควรจะคำนึงถึงค่าใช้จ่าย
ในการใช้ข้อมูลประเภทนี้ เพราะจะมีต้นทุน
ของการใช้เครื่องบินเข้ามาอยู่ในบัญชีงบประมาณ
ด้วย
เพราะ Remote Sensing เก็บข้อมูลได้ทุกเวลาทุกภาวะอากาศ
การใช้ข้อมูลประเภทเรดาร์ก็เป็นที่นิยมเช่นกัน เนื่องจากประเทศที่อยู่
ในพื้นที่ที่มีฝนตกชุก เช่น ประเทศไทย มักจะมีเมฆปกคลุมพื้นที่ซึ่งไม่
สามารถเก็บข้อมูลได้ด้วยวิธีการทาง Remote Sensing ที่กล่าวไว้ข้างต้น
ข้อได้เปรียบของคลื่นเรดาร์คือ เรดาร์นั้นมีความยาวช่วงคลื่นในระดับเมตร
ทำให้มันสามารถทะลุเมฆฝนลงไปเก็บข้อมูลการสะท้อนพลังงานของพื้นผิว
โลกได้อย่างสบาย แม้ว่าการวิเคราะห์ข้อมูลการสะท้อนของเรดาร์จะทำได้
ยากกว่าการใช้วิธีการอื่นๆ ที่กล่าวไว้ข้างต้น แต่เรดาร์ก็เป็นทางออกที่ดี
ที่สุดหากเราจำเป็นจะต้องเก็บข้อมูลของพืชในเวลาที่มีเมฆฝนปกคลุม
ในปัจจุบันพบว่าความต้องการเรดาร์ใช้งานทางด้านการบริหารจัดการป่าไม้
มีมากกว่าการใช้งานทางด้านการเกษตร ทั้งนี้อาจมีสาเหตุมาจากการที่
ข้อมูลเรดาร์นั้นวิเคราะห์ได้ยากและความถูกต้องในการคำนวณค่าความ
สัมพันธ์กับลักษณะทางกายภาพของพืชยังมีค่าน้อยกว่าวิธีการอื่นๆ ที่กล่าว
ไปแล้วก่อนหน้านี้
ภาพแสดง Spectral Signatures ของพืชชายเลน
ที่พบบ่อยในประเทศไทย 16 ชนิด
(เจ้าของภาพ ชัยโชค ไวภาษา)
(เจ้าของภาพ www.asdi.com)
สนใจติชมหรือสอบถามเรื่องราวเพิ่มเติมจากผู้เขียนได้โดยตรงที่ ดร.ชัยโชค ไวภาษา ภาควิชาวิศวกรรมสำรวจ
คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย หรือ chaichoke@hotmail.com หรือ vaiphasa@alumni.itc.nl