ตอนที่ 3 ความละเอียดของภาพ

            จากตอนที่ 1 เราได้รู้กันแล้วว่า ภาพถ่ายดาวเทียมแตกต่างกันจาก “ช่วงคลื่นแสง” ที่ใช้บันทึกภาพ
และในตอนที่ 2 เราได้เรียนรู้ว่า “ความสูงของดาวเทียม” ส่งผลต่อมุมมองและรายละเอียดของภาพเช่นกัน
ในตอนนี้ เราจะมาดูอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่ นั่นคือ “Resolution” หรือ “ความละเอียด” ของภาพถ่ายดาวเทียม

 Resolution ของภาพถ่ายดาวเทียม มีอะไรบ้าง? 

      ในงานสำรวจโลก (Remote Sensing) คำว่า “Resolution” ไม่ได้หมายถึงแค่ความคมชัดหรือความละเอียดของภาพเพียงอย่างเดียว แต่จริง ๆ แล้วมีอยู่หลายประเภท ได้แก่

1. Spatial Resolution คือ ความละเอียดเชิงพื้นที่ หรือรายละเอียดของวัตถุที่มองเห็นได้ในภาพ
2. Temporal Resolution คือ ความถี่ในการกลับมาถ่ายภาพจุดเดิม เช่น ทุกวัน ทุก 5 วัน หรือทุก 16 วัน  เพื่อดูว่าพื้นที่บริเวณนั้นมีการพัฒนา หรือเปลี่ยนแปลงไปเช่นใด
3. Spectral Resolution คือ ความสามารถในการแยกช่วงคลื่นแสง ยิ่งแยกช่วงคลื่นได้ละเอียด ก็ยิ่งวิเคราะห์ข้อมูลเฉพาะทางได้ดีขึ้น เช่น ใช้ในการจำแนกประเภทพืช ตรวจจับมลพิษ ตรวจสุขภาพพืช ตรวจหาแร่ธาตุ หรือหินในชั้นใต้ดิน หรือศึกษาคุณภาพของน้ำทะเล เป็นต้น
4. Radiometric Resolution คือ ความสามารถในการแยกระดับความเข้มของสัญญาณหรือระดับความสว่าง เช่น การแยกเฉดสีอ่อน-เข้มได้ละเอียดมากขึ้น
   

      ความละเอียดในมิติที่คนส่วนใหญ่พูดถึงมากที่สุดคือ Spatial Resolution  เพราะเป็นสิ่งที่ “มองเห็นได้ชัดที่สุด” จากภาพถ่ายดาวเทียม เช่น: ภาพรวมของเมือง หรือรายละเอียดถึงระดับถนน บ้าน และรถยนต์
ดังนั้น เวลาเราพูดว่า “ภาพนี้ละเอียดมาก” ส่วนใหญ่จึงหมายถึง “Spatial Resolution” นั่นเอง
ในบทความตอนนี้ เราจึงจะพาไปทำความเข้าใจกับ Spatial Resolution เป็นหลักก่อน

  Spatial Resolution คืออะไร? 

     ก่อนอื่นต้องอธิบายสั้นๆ ถึงคำว่า พิกเซล ก่อน พิกเซล (Pixel) คือ “จุดเล็กที่สุด” ที่ประกอบกันเป็นภาพดิจิทัล
ภาพถ่ายดาวเทียม 1 ภาพ จึงเกิดจากพิกเซลจำนวนมากเรียงต่อกัน และแต่ละพิกเซลจะแทนพื้นที่จริงบนพื้นโลกตามขนาดความละเอียดของภาพ พูดง่ายๆ คือ การระบุ Spatial Resolution คือการบอกว่า 1 จุด หรือ 1 พิกเซลในภาพแทนขนาดพื้นที่จริงบนโลกกี่ตารางหน่วย เช่น 1 พิกเซล อาจแทนพื้นที่จริงขนาด 1 × 1 เมตร หรือ 30 × 30 เมตร เป็นต้น

    ดังนั้นเมื่อพูดถึงความละเอียด หากค่าตัวเลขยิ่งน้อย ภาพนั้นก็ยิ่งมีรายละเอียดมากขึ้น 

Spatial Resolution มีผลอย่างไร?

ลองนึกภาพการซูมแผนที่:

 ภาพที่มีความละเอียดต่ำ    เห็นภาพรวมของพื้นที่ขนาดใหญ่
 ภาพที่มีความละเอียดสูง    เห็นรายละเอียดเล็ก ๆ ได้มากขึ้น

ดังนั้น ความละเอียดจึงเป็นสิ่งที่กำหนดว่า เราจะ “มองเห็นอะไรได้บ้าง” จากภาพถ่ายดาวเทียม

ความละเอียดของภาพขึ้นกับปัจจัยอะไรบ้าง?

      ความละเอียดของภาพที่ได้ไ่ม่ขึ้นกับระยะหรือความสูงของกล้องจากพื้นเท่านั้น แต่ขึ้นอยู่กับ

• ขนาดเซ็นเซอร์รับภาพของกล้อง
• ระยะเลนส์ถ้าถ่ายด้วยเลนส์ไวด์ซึ่งมีมุมรับภาพกว้าง หรือเทเลมีมุมแคบ ด้วย
  

แต่ภาพถ่ายดาวเทียมส่วนใหญ่ มักถ่ายมาจากล้องบนดาวเทียมวงโคจรต่ำ หรือ LEO  ซึ่งบันทึกภาพได้ทั้งแบบความละเอียดต่ำ ปานกลาง และสูง โดยใช้อุปกรณ์ที่แตกต่างกันตามวัตถุประสงค์ของภารกิจนั้น

แล้วไม่มีภาพจากดาวเทียมในวงโคจรระยะกลาง หรือ MEO บ้างหรือ ?

จริง ๆ แล้ว “ภาพถ่ายจากดาวเทียม MEO” สำหรับดูโลกโดยตรงมีน้อยมาก เพราะดาวเทียมวงโคจร MEO ส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาเพื่อระบบนำทาง (Navigation) มากกว่า เช่น GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou จึงแทบไม่มีเว็บที่ให้ “ภาพถ่ายโลกสวย ๆ แบบ GEO/LEO” โดยตรง

  ภาพความละเอียดต่ำ (Low Resolution) 

 ภาพความละเอียดต่ำ มีความขนาดประมาณ 250 เมตรต่อพิกเซลขึ้นไป

ลักษณะ :

 - เห็นภาพรวมขนาดใหญ่
 - ไม่เห็นรายละเอียดขนาดเล็ก

นิยมใช้กับ :

 - การติดตามเมฆและพายุ
 - การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
 - การเฝ้าระวังไฟป่า
 - งานวิเคราะห์ระดับโลกหรือระดับภูมิภาค

จุดเด่น : 
 - ครอบคลุมพื้นที่กว้างมาก
- อัปเดตข้อมูลได้รวดเร็วและต่อเนื่อง

 ภาพความละเอียดปานกลาง (Medium Resolution) 

ภาพความละเอียดในระดับปานกลางประมาณ 10-30 เมตรต่อพิกเซล

ลักษณะ:   
 - เริ่มเห็นลักษณะของเมือง ป่าไม้ แหล่งน้ำ และพื้นที่เกษตร
 - เหมาะกับการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของพื้นที่

นิยมใช้กับ: 
 - การเกษตร
 - สิ่งแวดล้อม
 - ป่าไม้
 - การวิเคราะห์การใช้ประโยชน์ที่ดิน

เป็นระดับที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในงานสำรวจโลก เพราะสมดุลทั้งด้านรายละเอียด พื้นที่ครอบคลุม และปริมาณข้อมูล

  ภาพความละเอียดสูง (High Resolution)  

ภาพความละเอียดสูงคือมีรายละเอียดน้อยกว่า 1 เมตรต่อพิกเซล

ซึ่งในปัจจุบัน ภาพถ่ายดาวเทียมบางประเภทสามารถเก็บรายละเอียดได้ถึงในระดับ 30 เซนติเมตรต่อพิกเซลเลยทีเดียว (มักเป็นภาพถ่ายเชิงพาณิชย์ คือมีค่าบริการในเรียกดูข้อมูล)

ลักษณะ:   
 - เห็นถนน อาคาร หรือสิ่งปลูกสร้างได้ชัดเจน
 - บางระบบสามารถเห็นรายละเอียดระดับรถยนต์ได้

นิยมใช้กับ: 
 - งานผังเมือง
 - งานวิศวกรรม
 - การติดตามการก่อสร้าง
 - การวิเคราะห์รายพื้นที่ที่ต้องการความแม่นยำสูง

 จุดเด่น: 
 - ให้รายละเอียดสูงมาก
 - เหมาะกับงานเฉพาะจุด

สังเกต:
 - พื้นที่ที่ถ่ายได้ในแต่ละครั้งจะเล็กลง
 - ข้อมูลมีขนาดใหญ่ และมีต้นทุนสูงขึ้น

 สรุป 

ความละเอียดของภาพไม่ได้เป็นแค่เรื่องว่า “ชัดหรือไม่ชัด”แต่คือการเลือกมุมมองในการมองโลก
บางงานต้องการเห็นภาพรวมของทั้งภูมิภาคขณะที่บางงานต้องการรายละเอียดถึงระดับถนนหรืออาคาร และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมภาพถ่ายดาวเทียมจึงมีหลายระดับความละเอียดให้เลือกใช้งาน