ในยุคปัจจุบัน การสังเกตโลกจากระยะไกล (Remote Sensing) ได้รับความสำคัญอย่างยิ่งในหลายด้านไม่ว่าจะเป็นการติดตามสภาพอากาศ การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ หรือการเฝ้าระวังภัยพิบัติ เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการถ่ายภาพจากดาวเทียม โดยแบ่งเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ การถ่ายภาพเชิงแสง (Optical) และการถ่ายภาพด้วยเรดาร์ (Radar) อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพเชิงแสงมีข้อจำกัดด้านแสงและสภาพอากาศ ทำให้เกิดความจำเป็นในการพัฒนาเทคนิคที่สามารถทำงานได้ทุกเวลาและทุกสภาพอากาศ เทคโนโลยี Synthetic Aperture Radar (SAR) จึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในภารกิจดังกล่าว (ESA, 2023)
หลักการทำงานของ SAR
SAR เป็นระบบเรดาร์ที่ใช้การสร้างภาพโดยอาศัยการรวมสัญญาณจากตำแหน่งต่าง ๆ
- การทำงานพื้นฐาน: SAR ส่งสัญญาณไมโครเวฟเป็นพัลส์ไปยังพื้นผิวโลก สัญญาณสะท้อน (Backscatter) จะถูกรับกลับมา โดยลักษณะของสัญญาณสะท้อนขึ้นกับคุณสมบัติผิว เช่น ความชื้น ความขรุขระ และชนิดวัสดุ
- ความยาวคลื่นที่ใช้: SAR ใช้ความยาวคลื่นในย่านไมโครเวฟ เช่น X-band (2.5-4 ซม.), C-band (4-8 ซม.), L-band (15-30 ซม.)
- ข้อแตกต่างจาก Optical: SAR ไม่ต้องอาศัยแสงอาทิตย์ สามารถถ่ายภาพได้ทั้งกลางวันและกลางคืน และสามารถทะลุผ่านเมฆ
องค์ประกอบของระบบ SAR
ระบบ SAR ประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่
- แพลตฟอร์ม: อาจเป็นดาวเทียม (เช่น Sentinel-1), เครื่องบิน, UAV
- เสาอากาศและระบบส่งสัญญาณ: ส่งคลื่นไมโครเวฟและรับสัญญาณสะท้อนกลับ
- ระบบประมวลผลภาพ: ใช้อัลกอริทึมประมวลผลสัญญาณ Doppler และ Phase เพื่อตีความเป็นภาพที่มีความละเอียดสูง
ประเภทของ SAR
- Stripmap SAR: ภาพมีความละเอียดปานกลาง ครอบคลุมพื้นที่กว้าง
- Spotlight SAR: ปรับมุมเสาอากาศเพื่อโฟกัสพื้นที่เล็ก ๆ ได้ความละเอียดสูงมาก
- ScanSAR: เหมาะสำหรับครอบคลุมพื้นที่กว้างมาก แต่ความละเอียดลดลง
ข้อดีและข้อจำกัด
ข้อดี
- ทำงานได้ทุกสภาพอากาศ กลางวัน-กลางคืน
- ให้ข้อมูลเชิงโครงสร้างพื้นผิว
ข้อจำกัด
- ข้อมูลซับซ้อน ต้องใช้เทคนิคประมวลผล
- มี Speckle Noise ซึ่งต้องใช้การกรอง (Speckle Filtering)
การประยุกต์ใช้
- การสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ: เช่น การตรวจสอบพื้นที่ป่า
- การจัดการภัยพิบัติ: ตรวจจับน้ำท่วม ไฟป่า ภูเขาไฟ
- การตรวจสอบโครงสร้างพื้นดิน: เช่น InSAR สำหรับการวัดการทรุดตัวของดิน
- ความมั่นคงและการทหาร: การสอดแนม การติดตามเรือ
แผนผังการทำงานของ SAR
ภาพนี้แสดงหลักการทำงานของระบบ Synthetic Aperture Radar (SAR) โดยประกอบด้วยการส่งสัญญาณไมโครเวฟ การสะท้อนกลับจากพื้นผิว และการประมวลผลเพื่อสร้างภาพความละเอียดสูง
ตัวอย่างภาพจาก Sentinel-1 (SAR)
ตัวอย่างภาพจากดาวเทียม Sentinel-1 ที่ใช้เทคโนโลยี SAR สามารถแสดงรายละเอียดของพื้นผิวแม้ในสภาพอากาศมีเมฆหรือในเวลากลางคืน
แหล่งอ้างอิง
- ESA. (2023). Synthetic Aperture Radar Principles. European Space Agency.
- NASA. (2022). Radar Remote Sensing.
- Ulaby, F. T., et al. (2014). Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing. University of Michigan Press.
บทความโดย
ร.ต.พงศ์พิสุทธิ์ ปะโมนะตา
นายทหารวิเคราะห์และประมวลผล แผนกวิเคราะห์และประมวลผล
กองลาดตระเวนและเฝ้าตรวจทางอวกาศ ศูนย์ปฏิบัติการทางอวกาศกองทัพอากาศ