ตรวจสอบพื้นที่น้ำท่วมด้วยภาพถ่ายดาวเทียม

   ภัยธรรมชาติเป็นสถานการณ์ที่ทุกวันนี้พวกเราต้องพบเจอกันอยู่ตลอด นับวันก็ยิ่งจะทวีความรุนแรง และเกิดบ่อยครั้งยิ่งขึ้น แล้วมันก็ยังส่งผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินของประชาชนจำนวนมากอีกด้วยนะครับ

    อุทกภัย หรือน้ำท่วม ก็เป็นอีกหนึ่งภัยที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในประเทศไทย โดยเฉพาะในช่วงที่เกิดพายุหมุนเขตร้อนเคลื่อนผ่าน หรือฝนที่ตกเนื่องจากหย่อมความกดอากาศต่ำในเขตร้อน และลมมรสุมทางตอนใต้ของทวีปเอเชียและในพื้นที่อื่น ๆ ก็เป็นเหตุให้เกิดน้ำท่วมได้เช่นกันครับ
ในเมื่อภัยน้ำท่วม มีโอกาสเกิดได้บ่อยครั้งในบ้านเรา การนำเทคโนโลยีดาวเทียมมาใช้สังเกตการณ์น้ำท่วม ก็เป็นสิ่งที่จำเป็นนะครับ ว่าแต่มันใช้วิเคราะห์ได้ยังไงบ้าง มาดูกันครับ

ดาวเทียมที่นำมาใช้สำรวจ สามารถใช้ได้หลายระบบเลยครับ แต่ที่เรานิยมกันมากที่สุด คือดาวเทียมระบบ Synthetic Aperture Radar (SAR) เช่น ดาวเทียม Sentinel-1 (SAR) ซึ่งมี 2 ดวง Sentinel-1A และ Sentinel-1B โดยใช้คลื่นในช่วง C-band มีความยาวคลื่น 5.6 ซม. คลื่นวิทยุนี้สามารถทะลุผ่านเมฆได้ และสามารถทำการได้ทั้งกลางวัน และกลางคืน โดยจะมีความละเอียด (Resolution) 10 เมตร และมาทุก (Revisit Time) 6 วัน เลยล่ะครับ

แต่ๆๆ เมื่อปลายปีที่แล้ว (23 ธันวาคม 2564) ดาวเทียม Sentinel-1B พังไป ทำให้เหลือแค่ Sentinel-1A ดวงเดียว ดังนั้นความถี่ของข้อมูล จึงเหลือแค่ทุก 12 วัน ซึ่งตามข่าวจาก The European Space Agency อัปเดตว่า ดาวเทียมดวงใหม่ที่จะมาทดแทน จะมาช่วงต้นปีหน้านะครับ
ทีนี้ เรามาลองดูตัวอย่าง การสังเกตการณ์พื้นที่น้ำท่วม จ.อุบลราชธานี โดยใช้ดาวเทียมกันครับ

จังหวัดอุบลฯ มีลักษณะภูมิศาสตร์ที่คล้ายกับแอ่งกระทะครับ คือบริเวณขอบๆ ของพื้นที่จะเป็นที่ราบสูง ส่วนตรงกลางจะเป็นจุดต่ำลงมา ซึ่งทำให้ระบายน้ำได้ค่อนข้างยาก เวลาเกิดฝนตกหรือเกิดน้ำท่วมหนักๆ อีกทั้งตัวที่ตั้งของจังหวัดอุบลฯ เองก็อยู่ในจุดหลัก ในการรับน้ำมาจากภาคอีสานตอนบนและล่าง โดยเฉพาะจากจังหวัดร้อยเอ็ด ยโสธร อำนาจเจริญ และยังเป็นพื้นที่รวมแม่น้ำสายหลัก จากแม่น้ำมูลและแม่น้ำชีอีกด้วย
พูดง่ายๆ ก็คือตำแหน่งและลักษณะทางภูมิศาสตร์ของ อุบลฯ เป็นเหมือนกับ ปราการด่านสุดท้าย’ หรือ ‘ปลายทางรับน้ำ’ ที่จะรับมวลน้ำก่อนไหลลงสู่แม่น้ำโขงนั่นเอง
และอีกประเด็น ก็ตั้งแต่จีนสร้างเขื่อนควบคุมปริมาณน้ำ 11 แห่ง ลาวอีก 2 แห่ง และกำลังก่อสร้างเพิ่มอีกหลายแห่ง ระดับน้ำที่เคยเพิ่มและลดอย่างคาดการณ์ได้ เริ่มมีความผันผวน อย่างเช่น

• ปี 2551 เกิดน้ำท่วมฉับพลัน แต่ในพื้นที่มีฝนตกไม่มาก
• ปี 2553 ภาวะแล้งที่สุดในรอบ 60 ปี หลังจากที่เขื่อนจิ่งหงสร้างเสร็จและเริ่มกักเก็บน้ำ
• ปี 2556 เกิดน้ำท่วมในฤดูหนาว เนื่องจากเกิดพายุ มรสุม และฝนตกในจีนอย่างหนัก

จากข้อมูลพื้นที่น้ำท่วมซ้ำซาก และแล้งซ้ำซาก (ภาพที่ 1) ของจังหวัดอุบลฯ โดยลองซูมดูบริเวณที่แม่น้ำชี มาบรรจบกับแม่น้ำมูล

(ภาพที่ 2) บริเวณนี้ได้รับผลกระทบจากมากเลยครับ บางจุดนี่ท่วม 8-10 ครั้ง ในรอบ 10 ปี หรือก็คือท่วมทุกปีนั่นแหละครับ

เรามาลองดูภาพจากดาวเทียม Sentinel-1 SAR ที่นำมาใช้วิเคราะห์พื้นที่น้ำท่วมกันครับ (ภาพที่ 3) บริเวณน้ำก็จะเป็นสีดำครับ แล้วถ้าเราลองปรับสีภาพเพื่อให้ดูง่ายขึ้น

(ภาพที่ 4) ก็จะเห็นภาพน้ำได้ง่ายขึ้นนะครับ

แล้วถ้าเราอยากรู้ว่าพื้นที่ตรงไหนเกิดน้ำท่วม และตรงไหนเกิดความเสียหายบ้าง เราก็จะนำภาพ 2 เหตุการณ์ ทั้งภาพก่อนเกิดน้ำท่วม และน้ำท่วมแล้ว มาใส่ใน Code ซึ่งในการวิเคราะห์ครั้งนี้ ทีม Earth Insights นำ Google Earth Engine มาใช้ เพื่อหาความแตกต่าง (Change Detection Approach) นะครับ

ผลลัพธ์ที่ได้ (ภาพที่ 5) เป็นภาพที่แสดงพื้นที่น้ำท่วม อ.เมืองอุบลฯ และอ.วารินชำราบ ช่วงวันที่ 21 กันยายน – 30 ตุลาคม 2564 และ

[ภาพที่ 6] เป็นภาพซูมใกล้ของบริเวณนั้นครับ พื้นที่ ต.หนองบ่อ อ.เมืองอุบลฯ และต.หนองกินเพล อ.วารินชำราบ

ส่วนดาวเทียมดวงอื่น เช่น Sentinel-2 ซึ่งมี 2 ดวงเหมือนกัน Sentinel-2A และ Sentinel-2B ก็สามารถนำมาใช้ได้เหมือนกันครับ แต่อาจจะไม่เหมาะที่จะนำมาใช้วิเคราะห์พื้นที่น้ำท่วม เนื่องจากดาวเทียม Sentinel-2 ไม่สามารถถ่ายภาพทะลุเมฆได้ และในช่วงเกิดภัยน้ำท่วม ก็จะเป็นหน้าฝนที่มีเมฆเยอะด้วยสิครับ

ดาวเทียม Sentinel-2 จะใช้ คลื่นช่วงที่ตามองเห็น (Visualize Spectrum) คลื่นช่วงอินฟาเรดใกล้ (Near-Infared) และคลื่นช่วงอินฟาเรด ช่วงคลื่นสั้น (Short Wave Infared) ซึ่งเรานำมาใช้ดูความสมบูรณ์ของพืช เช่น ดัชนีความแตกต่างพืชพรรณ (NDVI) ได้นะครับ

ตัวอย่างภาพถ่ายดาวเทียม Sentinel-2 (ภาพที่ 7) ของพื้นที่อ.เมืองอุบลฯ และอ.วารินชำราบ ช่วงสถานการณ์ปกติ วันที่ 1-30 มกราคม 2565 ซึ่งภาพนี้เป็นภาพสีจริง และช่วงนั้นยังไม่ติดเมฆนะครับ ส่วนช่วงที่เกิดภัยน้ำท่วม วันที่ 1-30 ตุลาคม 2564 ภาพจาก sentinel-2 จะมีติดเมฆบางส่วน จึงไม่เหมาะกับการนำภาพมาใช้วิเคราะห์ เพราะจะทำให้ข้อมูลผิดพลาดได้ครับ

ถ้าอยากอ่านข้อมูลเพิ่มเติม ว่าดาวเทียมทั้งสองนี้ ทำภารกิจอะไรได้บ้าง ตามไปอ่านที่นี่ได้เลยครับ https://sentinels.copernicus.eu/.../thema.../land-monitoring

ดาวเทียม Sentinel-1 และ Sentinel-2 นี้ เราควรจะเอามาใช้กันให้เยอะๆ เพราะทั้งฟรี และมีประโยชน์จริงๆ ส่วนดาวเทียมที่เราต้องเสียเงินซื้อข้อมูล ก็มีอีกเยอะมากๆ ซึ่งจะมีความละเอียดสูง และแม่นยำกว่า แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับงบประมาณในกระเป๋า กับการเทรดกัน ว่าเรารับได้ ที่ความแม่นยำขนาดไหนนะครับ

ที่มาข้อมูล:

[1] The Matter, สรุปวิกฤตน้ำท่วมอุบลราชธานี : ทำไมอุบลฯ เผชิญน้ำท่วมหนักสุดในรอบ 40 ปี, www.thematter.co, 2562
[2] The Matter, ลำน้ำแปลกหน้าที่ชาวบ้านไม่รู้จัก: เขื่อนขวางโขงเปลี่ยนชีวิตคนตามุย, www.thematter.co, 2565
[3] The European Space Agency, Copernicus Sentinel-1B anomaly (6th update), www.esa.int, Apr 2022
[4] The European Space Agency, Land Overview, www.sentinels.copernicus.eu, 2022
[5] กรมพัฒนาที่ดิน, ข้อมูลพื้นที่น้ำท่วมซ้ำซาก. www. tswc.ldd.go.th, 2560
[6] กรมพัฒนาที่ดิน, ข้อมูลพื้นที่แล้งซ้ำซาก. www. tswc.ldd.go.th, 2557