ระบบเครื่องรับรู้แบบแพสซิฟอิเล็กทรอนิกส์ (Passive Electronicsensors)

ระบบเครื่องรับรู้แบบแพสซิฟอิเล็กทรอนิกส์ (Passive electronicsensors)

ภาพระบบแพสซิพเชิงเลข
ภาพระบบแพสซิพเชิงเลข

เป็นเครื่องรับรู้ที่บันทึกพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งภายนอกหรือจากธรรมชาติ ซึ่งแหล่งพลังงานทางธรรมชาติที่สำคัญได้แก่ ดวงอาทิตย์ เป็นระบบการรับรู้จากระยะไกลที่ใช้งานกันแพร่หลายทั่วไปเครื่องรับรู้ที่ใช้งาน อย่างกว้างขวาง คือ ระบบกราดภาพหลายช่วงคลื่น ซึ่งจะทำการบันทึกข้อมูลในช่วงคลื่นต่างๆ ระหว่าง 0.3-14 ไมโครเมตร เครื่องกราดภาพลายเส้น (Line scanners) มี 5 ประเภท ได้แก่

1. เครื่องกราดภาพขวางแนวโคจร (Across track scanner)

ระบบนี้บันทึกข้อมูลโดยอาศัยกระจกหมุนกราดรับข้อมูลจากแต่ละสนามมุมมองในขณะนั้น (Instantaneous Field of View : IFOV) แล้วบันทึกลงในเครื่อง โดยแสดงเป็นค่าความเข้ม (Intensity) ของแต่ละจุดภาพบนภาพ

ภาพลักษณะการบันทึกข้อมูลแบบระบบกราดภาพขวางแนวโคจร
ภาพลักษณะการบันทึกข้อมูลแบบระบบกราดภาพขวางแนวโคจร

2. เครื่องกราดภาพตามแนวโคจร (Along track scanner)

ข้อมูลในแต่ละแถวถูกบันทึกพร้อมๆ กัน แต่ถูกแยกบันทึกโดยเครื่องตรวจหา (Detector) ของแต่ละเครื่อง

ภาพลักษณะการบันทึกข้อมูลแบบระบบกราดภาพตามแนวโคจร ที่มา : Aronoff, S. (2005)
ภาพลักษณะการบันทึกข้อมูลแบบระบบกราดภาพตามแนวโคจร
ที่มา : Aronoff, S. (2005)

3. เครื่องกราดภาพแบบหมุนรอบ (Spin scanners)

เป็นเครื่องกราดภาพสำหรับดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ที่มีวงโคจรแบบค้างฟ้าหรืออยู่กับที่เหนือพื้นโลกตลอดเวลา ไม่สามารถเคลื่อนที่เพื่อบันทึกภาพของโลกตามพื้นที่ต้องการได้ วิธีหนึ่งที่ใช้ในการบันทึกภาพ คือการหมุนรอบตัวเองของดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาในแกนเหนือ-ใต้ เพื่อกราดภาพโลกด้านล่าง ในแต่ละรอบ สามารถกราดถ่ายภาพได้เพียงหนึ่งแนว คือ แนวตะวันออก-ตะวันตก และปรับมุมกระจกในรอบต่อมาเพื่อกราดถ่ายภาพด้านข้างจนครบพื้นที่ต้องการได้

ภาพเครื่องกราดภาพแบบหมุนรอบ ที่มา : Aronoff, S. (2005)
ภาพเครื่องกราดภาพแบบหมุนรอบ
ที่มา : Aronoff, S. (2005)

4. เครื่องกราดภาพทรงกรวย (Conical scanners)

เป็นเครื่องกราดภาพในแนววงกลมหรือวงรี หากกราดภาพวงกลมในแนวดิ่งแล้ว มุมกล้องและ IFOV จะมีค่าคงที่เป็นเครื่องกราดภาพที่ใช้ทั่วไปสำหรับดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา เครื่องรับรู้นี้ทำงานในช่วงคลื่นอินฟราเรดและไมโครเวฟ ที่มีความละเอียดภาพค่อนข้างหยาบประมาณ 1 และ 50 กิโลเมตร ตามลำดับ ตัวอย่างเช่นข้อมูลจากดาวเทียม TRMM (Tropical Rainfall Monitoring Mission) ซึ่งบันทึกข้อมูลช่วงไมโครเวฟ 5 ช่วงคลื่น มีความละเอียดภาพ 50 กิโลเมตร ใช้ในการศึกษาอุณหภูมิผิวน้ำทะเล ลมพื้นผิว ไอน้ำในบรรยากาศ ปริมาณน้ำในเมฆ และอัตราน้ำฝน ดาวเทียม ERS 2 มีเครื่องรับรู้แบบ ATSR ซึ่งเป็นเครื่องกราดภาพทรงกรวย ทำงานในช่วงคลื่นจำนวน 7 แบนด์ ในช่วงคลื่นตามองเห็นและอินฟราเรด เครื่องกราดภาพทรงกรวยนี้ สามารถบันทึกภาพพื้นโลกในลักษณะทรงกรวยเฉียงในมุมที่ต่างกันในแนวดิ่ง และบันทึกภาพไปข้างหน้าใช้เวลาเพียง 2-3 นาที สามารถปรับแก้ผลกระทบจากชั้นบรรยากาศ ทำให้การวัดอุณหภูมิผิวน้ำทะเล มีความถูกต้องจากการวัดเพียงครั้งเดียว

ภาพระบบกวาดภาพทรงกรวย ที่มา : Aronoff, S. (2005)
ภาพระบบกวาดภาพทรงกรวย
ที่มา : Aronoff, S. (2005)

5. เครื่องกราดไฮเปอร์สเปกตรัม (Hyperspectral scanners)

เป็นเครื่องกราดภาพตั้งแต่สามถึงสิบช่วงคลื่นพร้อมๆ กัน สามารถบันทึกภาพของช่วงคลื่นแคบๆ ได้ต่อเนื่องกันเป็นจำนวนมากจนถึงหลายร้อยช่วงคลื่น ช่วงคลื่นแคบๆ เหล่านี้มีความกว้างแถบความถี่ (Band width) 0.015 ไมโครเมตร หรือสั้นกว่าข้อมูลจากเครื่องกราดไฮเปอร์สเปกตรัม สามารถสร้างกราฟสเปกตรัมที่แยกความแตกต่างของลักษณะบนพื้นดินได้ดีกว่าเครื่องกราดหลายสเปกตรัมที่มีความกว้างแถบความถี่กว้างกว่า ตัวอย่างของเครื่องกราดไฮเปอร์สเปกตรัม ซึ่งพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการ JPL (Jet Propulsion Laboratory) ที่นิยมใช้ในการวิจัยได้แก่ เครื่องรับรู้ AVIRIS (Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer) ซึ่งบันทึกข้อมูลถึง 224 ช่วงคลื่น มีความกว้าง 0.0096 ไมโครเมตร ระหว่างความยาวคลื่น 0.4-2.45 ไมโครเมตร และเครื่องรับรู้ CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) สามารถบันทึกข้อมูลถึง 200 ช่วงคลื่น ระหว่างความยาวคลื่น 0.415-1.050ไมโครเมตร และเก็บภาพต่อเนื่อง 19 ช่วงคลื่น ความกว้างแนวการถ่ายภาพขนาด15 กิโลเมตร และมีความละเอียดภาพ 20 เมตร

ภาพระบบกวาดภาพหลายๆ ช่วงคลื่น ที่มา : Aronoff, S. (2005)
ภาพระบบกวาดภาพหลายๆ ช่วงคลื่น
ที่มา : Aronoff, S. (2005)

ที่มา : ตำราเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศศาสตร์