ภูมิศาสตร์สารสนเทศ

ภูมิศาสตร์สารสนเทศ (Geo-informatics)  

คือ ศาสตร์สารสนเทศที่เน้นการบูรณาการเทคโนโลยีทางด้านการสํารวจ  การทําแผนที่และการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่เข้าด้วยกันเพื่อศึกษาเกี่ยวกับพื้นที่บนโลก   ประกอบด้วย   ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์  (GIS)  การรับรู้จากระยะไกล  (RS) และระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก  (GPS)        เทคโนโลยีทั้งสามประเภทนี้สามารถทํางานเป็นอิสระต่อกันหรือสามารถนํามาเชื่อมโยงร่วมกัน  ทําให้ประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น สามารถนํามาใช้ประโยชน์ได้หลายด้าน  การนําเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศศาสตร์มาประยุกต์ใช้และประกอบการวางแผน   ทำให้เกิดการตัดสินใจในเรื่องต่างๆ ได้อย่างถูกต้อง รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพ

            องค์ประกอบภูมิศาสตร์สารสนเทศศาสตร์

            1.ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (Geographic  Information  System) : (GIS)  หมายถึง  ระบบข้อมูลที่เชื่อมโยงพื้นที่กับค่าพิกัดภูมิศาสตร์และรายละเอียดของพื้นที่นั้นบนพื้นโลก    โดยใช้คอมพิวเตอร์ที่ประกอบด้วย ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ เพื่อการนําเข้า จัดเก็บ ปรับแก้ แปลง วิเคราะห์ข้อมูล และแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบต่างๆ เช่น แผนที่ ภาพสามมิติ สถิติตารางข้อมูลร้อยละ เพื่อช่วยในการวางแผนและตัดสินใจของผู้ใช้ให้มีความถูกต้อง แม่นยํา

            2.การรับรู้จากระยะไกล (Remote  Sensing)  หมายถึง  ระบบสํารวจบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวโลกด้วยเครื่องรับรู้ (Sensors) ซึ่งติดไปกับยานดาวเทียมหรือเครื่องบิน    เครื่องรับรู้ตรวจจับคลื่นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากวัตถุบนผิวโลกหรือตรวจจับคลื่นที่ส่งไปและสะท้อนกลับมา   หลังจากนั้นจะมีการแปลงข้อมูลเชิงตัวเลขซึ่งนําไปใช้แสดงเป็นภาพและทําแผนที่   การรับรู้จากระยะไกลมีทั้งระบบที่วัดพลังงานธรรมชาติซึ่งมาจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานที่สร้างขึ้นเองจากตัวดาวเทียม ช่วงคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัดด้วยระบบการรับรู้จากระยะไกลมีหลายช่วงคลื่น เช่น ช่วงของแสงที่มองเห็นได้ ช่วงคลื่นอินฟราเรด ช่วงคลื่นไมโครเวฟ เป็นต้น

               ระบบการทํางานของการรับรู้จากระยะไกล (Remote  Sensing)

               เป็นการบันทึกข้อมูลหรือรูปภาพด้วยเครื่องบินเรียกว่า รูปถ่ายทางอากาศ  ส่วนดาวเทียมจะเรียกว่า  ภาพจากดาวเทียม   ซึ่งมีระบบการทํางาน  ดังนี้

                1. ระบบการทํางานของรูปถ่ายทางอากาศ    จะต้องมีการวางแผนการบินและมาตราส่วนของแผนที่ล่วงหน้า  เมื่อถ่ายรูปแล้วจะมีการนําฟิล์มไปล้างและอัดเป็นภาพ ทั้งภาพสีหรือภาพขาว-ดํา ขนาดเท่าฟิล์ม   เนื่องจากกล้องและฟิล์มมีคุณภาพสูงจึงสามารถนําไปขยายได้หลายเท่า  รูปถ่ายทางอากาศสามารถแปลความหมายสภาพพื้นที่ของผิวโลกได้ด้วยสายตาเป็นส่วนใหญ่  นอกจากนี้การถ่ายรูปที่มีพื้นที่ซ้อนกัน (overlap) สามารถนํามาศึกษาแสดงภาพสามมิติได้ โดยบริเวณที่เป็นภูเขาจะสูงขึ้นมา  บริเวณหุบเหวจะลึกลงไป  เป็นต้น

                2. ระบบการทํางานของภาพจากดาวเทียม  แบ่งเป็น 2 ประเภท  ได้แก่

                    2.1 การบันทึกข้อมูลแบบพาสซีฟ (Passive)  เป็นระบบที่บันทึกข้อมูลจากการสะท้อนคลื่นแสงในเวลากลางวันและคลื่นความร้อนจากดวงอาทิตย์ในเวลากลางคืน  การบันทึกข้อมูลดาวเทียมแบบนี้ส่วนใหญ่จะอาศัยช่วงคลื่นแสงสายตา  คลื่นแสงอินฟราเรด หรือคลื่นแสงที่ยาวกว่าเล็กน้อย ซึ่งไม่สามารถทะลุเมฆได้ จึงบันทึกข้อมูลพื้นที่ในช่วงที่มีเมฆปกคลุมไม่ได้

                    2.2 การบันทึกข้อมูลแบบแอกทีฟ (Active) เป็นระบบที่ดาวเทียมผลิตพลังงานเองและส่งสัญญาณไปยังพื้นโลกแล้วรับสัญญาณที่สะท้อนกลับมายังเครื่องรับ  การบันทึกข้อมูลของดาวเทียมแบบนี้ไม่ต้องอาศัยพลังงานจากดวงอาทิตย์  ใช้พลังงานที่เกิดขึ้นจากตัวดาวเทียมที่เป็นช่วงคลื่นยาว เช่น ช่วงคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งทะลุเมฆได้ จึงสามารถส่งสัญญาณคลื่นไปยังพื้นผิวโลกได้ตลอดเวลา

      ข้อมูลที่ได้จากดาวเทียมจะมีคุณลักษณะแตกต่างกัน เช่น ข้อมูลเป็นตัวเลข (ส่วนมากมีค่า 0 - 255)  ต้องใช้คอมพิวเตอร์ในการแปลความหมาย ข้อมูลเป็นภาพพิมพ์จะใช้วิธีแปลความหมายแบบเดียวกับรูปถ่ายทางอากาศ  นอกจากนี้การวิเคราะห์ข้อมูลจากดาวเทียมมีองค์ประกอบหลักในการวิเคราะห์ 8 ประการ ได้แก่  ความเข้มของสี  สี  ขนาด  รูปร่าง  เนื้อภาพ  รูปแบบ  ความสูงและเงา  ที่ตั้งและความเกี่ยวพัน

               ประโยชน์ของการรับรู้จากระยะไกล  

                1. การพยากรณ์อากาศ   กรมอุตุนิยมวิทยาใช้ข้อมูลจากดาวเทียมเพื่อพยากรณ์ปริมาณและการกระจายของฝนในแต่ละวัน  โดยใช้ข้อมูลดาวเทียมที่โคจรรอบโลกด้วยความเร็วเท่ากับการหมุนของโลกในแนวตะวันออก-ตะวันตก ทําให้คล้ายกับเป็นดาวเทียมคงที่  ทําให้ทราบอัตราความเร็ว ทิศทางและความรุนแรงของพายุที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้าหรือพยากรณ์ความแห้งแล้งที่จะเกิดขึ้นได้

                2. สํารวจการใช้ประโยชน์ที่ดิน   เนื่องจากข้อมูลจากดาวเทียมมีรายละเอียดภาคพื้นดิน และช่วงเวลาการบันทึกข้อมูลที่แตกต่างกัน  จึงใช้ประโยชน์ในการทําแผนที่การใช้ประโยชน์จากที่ดินและการเปลี่ยนแปลงได้เป็นอย่างดี  เช่น  พื้นที่ป่าไม่ถูกตัดทําลาย  แหล่งนํ้าที่เกิดขึ้นใหม่หรือชุมชนที่สร้างใหม่  เป็นต้น  ในบางกรณีข้อมูลดาวเทียมใช้จําแนกชนิดป่าไม้   พืชเกษตร  ทําให้ทราบได้ว่าพื้นที่ป่าไม่เป็นป่าไม้แน่นทึบ  โปร่ง  หรือป่าถูกทําลาย  พืชเกษตร  ก็สามารถแยกเป็นประเภทและความสมบูรณ์ของพืชได้ เช่น ข้าว มันสําปะหลัง อ้อย สับปะรด ยางพารา ปาล์มนํ้ามัน เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถจําแนกการเจริญเติบโตได้อีกด้วย

                3. การสํารวจทรัพยากรดิน  ข้อมูลจากดาวเทียมและรูปถ่ายทางอากาศเป็นอุปกรณ์สําคัญในการสํารวจและจําแนกดิน ทําให้ทราบถึงชนิดการแพร่กระจาย และความอุดมสมบูรณ์ของดิน จึงใช้จัดลําดับความเหมาะสมของดินได้ เช่น ความเหมาะสมสําหรับการปลูกพืชแต่ละชนิด ความเหมาะสมด้านวิศวกรรม เป็นต้น

                4. การสํารวจด้านธรณีวิทยาและธรณีสัณฐานวิทยา  เนื่องจากข้อมูลดาวเทียมครอบคลุมพื้นที่กว้าง  มีรายละเอียดภาคพื้นดินสูงและยังมีหลายช่วงคลื่นแสง   จึงเป็นประโยชน์อย่างมากที่ใช้ในการสํารวจและทําแผนที่ธรณีวิทยา  ธรณีสัณฐานวิทยา  แหล่งแร่  แหล่งนํ้ามันและแก๊สธรรมชาติและแหล่งนํ้าใต้ดิน          โดยการใช้ลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาช่วยทําให้การสํารวจและขุดเจาะเพื่อหาทรัพยากรใต้ดินเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ และลดค่าใช้จ่ายการสํารวจในภาคสนามลงได้เป็นอันมาก

                5. การเตือนภัยจากธรรมชาติ ภัยธรรมชาติที่เกิดขึ้นบ่อย  ได้แก่  อุทกภัย แผ่นดินถล่ม ภัยแล้ง  วาตภัย ไฟป่า ภัยทางทะเล ภัยธรรมชาติต่างๆ เหล่านี้ เมื่อนําเอาข้อมูลจากดาวเทียมร่วมกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ และระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกจะเป็นประโยชน์ในการเตือนภัยก่อนที่จะเกิดภัย ขณะเกิดภัย และหลังเกิดภัยธรรมชาติ

          นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว  ประโยชน์ของการรับรู้จากระยะไกล  ยังใช้ในการสํารวจด้านอื่นๆ อีก เช่น  ด้านสิ่งแวดล้อม ด้านการจราจร ด้านการทหาร ด้านสาธารณสุข เป็นต้น

           3. ระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก (Global Positioning System) : (GPS)  หมายถึง  เทคโนโลยีที่ใช้กําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกโดยอาศัยดาวเทียม  สถานีภาคพื้นดินและเครื่องรับจีพีเอส   โดยเครื่องรับจีพีเอสจะรับสัญญาณมาคํานวณหาระยะเสมือนจริงแต่ละระยะและจะใช้ข้อมูลดังกล่าวจากดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง มาคํานวณหาตําบลที่เครื่องรับ  พร้อมทั้งแสดงให้ผู้ใช้ทราบบนจอแอลซีดีของเครื่องเป็นค่าละติจูด ลองจิจูด และค่าพิกัดยูทีเอ็ม รวมทั้งค่าของระดับความสูงจากระดับทะเลปานกลางด้วย

                1) หลักการทํางานของระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก  การทํางานของระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกต้องอาศัยสัญญาณจากดาวเทียมกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก  ซึ่งโคจรอยู่รอบโลกประมาณ 24 ดวง แบ่งออกเป็น 6 วงโคจร วงโคจร ละ 4 ดวง และยังมีดาวเทียมสํารองไว้หลายดวง   ดาวเทียมแต่ละดวงจะอยู่สูงจากผิวโลกประมาณ 20,200 กิโลเมตร และจะโคจรรอบโลกภายใน 11 ชั่วโมง 50 นาที และมีสถานีควบคุมภาคพื้นดิน ทําหน้าที่คอยตรวจสอบการโคจรของดาวเทียมแต่ละดวง โดยการสื่อสารผ่านคลื่นวิทยุที่มีความเร็วคลื่นประมาณ 186,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนผู้ใช้เครื่องรับสัญญาณหรือเครื่องระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกจะต้องตรวจสอบ จุดพิกัดภาคพื้นดินที่ตนอยู่ว่าจัดอยู่ในโซนใดของโลกก่อนใช้ทุกครั้ง เพื่อเปรียบเทียบและปรับแก้ไข และเนื่องจากเครื่องรับสัญญาณหรือเครื่องระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกจะรับสัญญาณจากดาวเทียม   ผู้ใช้เครื่องจึงควรอยู้ในที่โล่งแจ้ง   ไม่ควรอยูู่ในอาคารหรือป่าไม้ที่แน่นทึบมาก   ซึ่งอาจจะทําให้รับสัญญาณได้ไม่ดี

                 2) ประโยชน์ของระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก 

                       2.1) ใช้ในกิจกรรมทางทหาร   โดยเฉพาะในช่วงการทําสงคราม เนื่องจากระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกพัฒนาโดยกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา  เพื่อกิจกรรมด้านทหารโดยเฉพาะ แต่ในปัจจุบันได้มีการเผยแพร่ให้มีการใช้ในกลุ่มประชาชนทั่วไปในระดับหนึ่ง เช่น ใช้ในการศึกษาทางด้านภูมิศาสตร์ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม การเดินทางไปยังเป้าหมายที่ต้องการ เป็นต้น

                      2.2) ใช้ในการกําหนดจุดพิกัดผิวโลก   เพื่องานด้านระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์หรือข้อมูลดาวเทียมและรังวัดที่ดินเพื่อแสดงชนิดของข้อมูลลงในสนาม เช่น ถนน บ่อนํ้า นาข้าว  บ้านเรือน  เป็นต้น   ตําแหน่งพิกัดนี้สามารถถ่ายทอดลงในคอมพิวเตอร์ได้ทันที  ดังนั้น  จึงเป็นประโยชน์ในการช่วยวิเคราะห์หรือแปลความหมายจากข้อมูลดาวเทียม หรือเป็นข้อมูลพื้นฐานของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ต่อไป  

                      2.3)  ใช้ในการสํารวจทิศทาง   เครื่องมือระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกสามารถใช้เพื่อแสดงเส้นทางที่สํารวจได้แม้จะอยู่ในรถยนต์   ทําให้การเดินทางเป็นไปได้สะดวก รวดเร็ว และแม่นยํามากขึ้น

                     2.4)  ใช้ในการสํารวจตําแหน่งที่เกิดภัยธรรมชาติ อุบัติเหตุบนทางหลวง ตําแหน่งเรือในทะเลหรือการหลงป่า หากมีระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลกจะทําให้การช่วยเหลือเป็นไปได้อย่างแม่นยําและรวดเร็ว ทําให้ลดการสูญเสียชีวิตและทรัพย์สิน และสามารถประเมินสถานการณ์ความเสียหายที่เกิดขึ้นได้

                     2.5) ใช้ในกิจการอื่นๆ เช่น  ด้านการบิน  ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเครื่องรับสัญญาณระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก  เพื่อใช้กับกิจการพลเรือนเพื่อความแม่นยําในขณะนําเครื่องบินลงจอด เป็นต้น

               กล่าวโดยสรุป   การศึกษาภูมิศาสตร์เป็นการศึกษาเกี่ยวกับการจัดการพี้นที่และสิ่งแวดล้อมที่มนุษย์อาศัยอยู่ โดยอาศัยวิธีการและเครื่องมือต่างๆ ซึ่งเครื่องมือที่มีการใช้อย่างแพร่หลายมาก คือ แผนที่ และยังมีเครื่องมืออีกหลายชนิดที่มีการนํามาใช้รวบรวม วิเคราะห์ และนําเสนอข้อมูลทางภูมิศาสตร์   เช่น  รูปถ่ายทางอากาศ ภาพจากดาวเทียม เป็นต้น    ซึ่งให้ข้อมูลที่ถูกต้องและรวดเร็ว     นอกจากนี้ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศ ได้แก่ การรับรู็จากระยะไกล ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ และระบบกําหนดตําแหน่งบนพื้นโลก เพื่อบริหารจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่  ซึ่งหน่วยงานต่างๆ ทั้งภาครัฐและภาคเอกชน ได้นํามาพัฒนาและประยุกต์ใช้ในหลายด้าน  เช่น  การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ  การเตือนภัยธรรมชาติ  การวางผังเมืองและชุมชน  เป็นต้น    และนับวันเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศจะมีความสําคัญต่อชีวิตประจําวัน และการวางแผนในอนาคตมากยิ่งขึ้น ดังนั้น เราจึงควรศึกษาเกี่ยวกับเครื่องมือทางภูมิศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ เพื่อให้มีความรู้และเข้าใจวิชาภูมิศาสตร์มากขึ้น