ใบงานที่ 3 เทคโนโลยีการสื่อสาร

การสื่อสารผ่านดาวเทียม

การสื่อสารผ่านดาวเทียม เป็นการสื่อสารที่มีสถานีรับอยู่ที่พื้นดิน ส่งตรงขึ้นไปยังดาวเทียมแล้วส่งลงมายังตัวรับที่พื้นดินอีกครั้งหนึ่ง ดาวเทียวจึงเสมือนเป็นสถานีถ่ายทอดสัญญาณที่ดียิ่ง เพราะลอยอยู่บนท้องฟ้าในระดับสูงมาก

ประเทศไทยเริ่มใช้ดาวเทียมสื่อสารครั้งแรกตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2510 การสื่อสารแห่งประเทศไทยตั้งสถานีภาคพื้นดินที่อำเภอศรีราชา ชลบุรี โดยเช่าช่องสัญญาณจำนวน 13 ช่องสัญญาณ เพื่อการติดต่อสื่อสารระหว่างประเทศดาวเทียมที่ใช้ในยุคแรกเป็นของบริษัท ยูอาร์ซีเอ ซึ่งเป็นดาวเทียมทางทหารของสหรัฐอเมริกา

ใน พ.ศ. 2522 สถานีโทรทัศน์ในประเทศไทยได้มีการขยายเครือข่ายทั่วประเทศ ในการนี้มีการเช่าช่องสัญญาณจากดาวเทียมปาลาปาของอินโดนีเซีย ทำให้ระบบการถ่ายสัญญาณโทรทัศน์ของประเทศไทยกระจายไปยังเมืองใหญ่ๆ ได้ทั่วประเทศ จานรับสัญญาณดาวเทียมปาลาปามีขนาดใหญ่เส้นผ่าศูนย์กลาง 1-3 เมตร ซึ่งนับว่าเป็นจานขนาดใหญ่พอสมควร การถ่ายทอดสัญญาณโทนทัศน์ผ่านดาวเทียมทำได้ง่ายเพราะไม่ต้องเสียเวลาเดินสายหรือเชื่มโยงด้วยไมโครเวฟ

ดาวเทียมค้างฟ้า เป็นดาวเทียมที่ต้องอยู่บริเวณเหนือเส้นศูนย์สูตรและโคจรรอบโลก 1 รอบ ใน 1 วัน พอดีกับเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง ระดับความสูงและความเร็วในการโคจรต้องเหมาะสม ดาวเทียมค้างฟ้าที่ใช้สื่อสารอยู่ในระดับความสูง 42,184.2 กิโลเมตร

การสื่อสารผ่านดาวเทียมในประเทศไทยจึงเป็นอีกก้าวหนึ่งที่ทำให้ประเทศไทยมีทางเลือกของการสื่อสารมากขึ้น การรับรู้ข้อมูลข้าวสารจะทำได้เร็วขึ้น การส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมเป็นหนทางหนึ่งที่จะส่งไปยังพื้นที่ใดๆ ก็ได้ในประเทศ แม้จะอยู่ในป่าเขาหรือมีสิ่งกีดขวางภาคพื้นดิน

ดังนั้นการกระจายข่าวสารในอนาคตจะมีบทบาทเพิ่มขึ้น การใช้ข้อมูลข่าวสารจะเจริญเติบโตไปพร้อมกับความต้องการ หรือการกระจายตัวของระบบสื่อสาร

ศูนย์ฯ มีหน้าที่ในการให้บริการวิชาการที่เกี่ยวข้องกับการแปลข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียม โดยเฉพาะในด้านการเกษตร การสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ การเตือนภัยพิบัติ ซึ่งสามารถนำไปวิเคราะห์ต่อยอดการใช้งานภายในหน่วยงาน โดยปัจจุบันศูนย์ฯ ได้มีการให้บริการร่วมกับกระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ในเรื่องการวิเคราะห์ภัยดินถล่ม และการแจ้งเตือนภัยพิบัติ กรมชลประทานในเรื่องการติดตามการใช้ประโยชน์พื้นที่ชลประทาน และสำนักฝนหลวงและการบินการเกษตรในเรื่องการวิเคราะห์พื้นที่แห้งแล้ง หรือแม้แต่หน่วยงานภายในที่ร้องขอข้อมูลเพื่อใช้ในการประเมินความเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ และผลงานที่ผ่านมาของศูนย์ฯ ได้แก่

1. การประเมินปัจจัยเสี่ยงภัยดินถล่มด้วยภาพถ่ายดาวเทียม

เนื่องจากปัจจัยในการเกิดดินถล่มในประเทศไทยมีปัจจัยหลักๆ อยู่เพียง 6 ชนิด ที่ประกอบไปด้วยปัจจัยทั้งที่คงที่ และไม่คงที่ โดยการประยุกต์ใช้ภาพถ่ายดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ และดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา จะทำให้สามารถช่วยในการประเมินปัจจัยได้อย่างเหมาะสมได้แก่ ปริมาณน้ำฝน ความสูง ความชัน และสิ่งปกคลุมดิน ซึ่งจะนำไปสร้างเป็นแผนที่โอกาศเกิดดินถล่ม

2. การประเมินความชุ่มชื้นในดินร่วมกับภาพ HSI

เป็นการวิจัยเพื่อใช้ในการวัดค่าความชุ่มชื้นในดิน เพื่อนำมาวิเคราะห์ในเรื่องสภาพความเหมาะสมในการเพาะปลูก ว่าควรจะปลูกพืชประเภทไหน การชลประทานในเรื่องการจัดการด้านน้ำ การเสี่ยงภัยในการเกิดภัยพิบัติ โดยใช้ภาพถ่าย Hyper Spectrum มาตรวจสอบ เพื่อให้เห็นความเปลี่ยนแปลงของสภาพพื้นที่ ซึ่งผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นก็คือ ความสามารถในการคาดการณ์ปริมาณความชุ่มชื้นในดินที่ความลึก 30 และ 60 เซนติเมตร เพื่อนำไปประเมินทรัพยากรหรือความเหมาะสมในด้านการเกษตร หรือการจัดการทรัพยากรธรรมชาติได้

ขั้นตอนและวิธีการในการประเมินความชุ่มชื้นภายในดินกับการพยากรณ์จากภาพถ่ายดาวเทียม

3. การตรวจสอบพื้นที่การเกษตรด้วย Spectrum Library

เป็นการสร้าง Spectrum Library สำหรับพืชเศรษฐกิจ 5 ชนิด ได้แก่ ข้าว มันสัมปะหลัง อ้อย ยางพารา และสัปปะรด โดยการวัดค่าอ้างอิงจากในพื้นที่เพาะปลูก เพื่อสร้าง Spectrum และนำไปเปรียบเทียบกับภาพถ่ายดาวเทียมแบบ Hyperspectrum ทำให้สามารถทราบได้ถึงพื้นที่ในการเพาะปลูกได้อย่างชัดเจน

ลักษณะของ Spectrum พืช 5 ชนิดได้แก่ ข้าว อ้อย สัปปะรด มันสัมปะหลัง และยางพารา ช่วงของสเปคตรัมของพืช 5 ชนิดในย่านสีน้ำเงิน เขียว และแดงที่ใช้ในการพิจารณาร่วมกับภาพถ่ายดาวเทียมแบบ Hyper Spectrum

4. การตรวจจับความเปลี่ยนแปลงของพื้นที่

เป็นการติดตามสถานการณ์ของทรัพยากรธรรมชาติที่ส่งผลกระทบรุนแรงในพื้นที่ของประเทศไทย ไม่ว่าจะเป็นสถานการณ์น้ำของประเทศ การวิเคราะห์พื้นที่น้ำท่วมซ้ำซาก การบุกรุกป่าไม้ และพื้นที่อุทยานแห่งชาติ ปัญหาเรื่องมลพิษทางอากาศ และการกัดเซาะชายฝั่ง เป็นต้น รวมถึงการติดตาม และประเมินความเสียหายของพื้นที่จากภัยพิบัติ การออกแบบระบบสื่อสารสำรองในภาวะภัยพิบัติ ด้วยการบูรณาการภาพถ่ายดาวเทียมร่วมกับปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งการดำเนินการตามภารกิจดังกล่าวเป็นตรวจสอบความเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ และวิเคราะห์ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นโดยอ้างอิงจากฐานข้อมูลที่มี รวมถึงสร้างคลังข้อมูลสำหรับใช้ในการตรวจสอบในด้านทรัพยากรธรรมชาติ

การติดตามสถานการณ์น้ำ (ซ้าย) บริเวณพื้นที่เขื่อนป่าสักชลสิทธิ์ ตั้งแต่วันที่ 6 มีนาคม 2552 จนถึง 19 มกราคม 2553 และ (ขวา) บริเวณพื้นที่เขื่อนศรีนครินทร์แบบ 3 มิติ ในช่วง 14 พฤศจิกายน 2552 จนถึง 4 กุมภาพันธ์ 2553 ด้วยข้อมูลภาพ CCD จากดาวเทียม SMMS โดยติดตามการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ และการใช้ประโยชน์พื้นที่

5. การแยกแยะผลผลิตทางการเกษตรด้วยการใช้ Spectrum จากภาพถ่ายดาวเทียม

สืบเนื่องจากจากการตรวจสอบพื้นที่การเกษตร ทำให้คณะผู้วิจัยสามารถแยกแยะช่วงอายุของพืชออกจากกันได้ ซึ่งจะทำให้สามารถประเมินผลผลิตที่เกิดจากการเกษตรได้เป็นอย่างดี โดยการวิจัยนี้จะต้องวัดค่า Spectrum ของพืชในแต่ละช่วงอายุมาสร้าง Spectrum Library เพื่อให้ภาพถ่ายดาวเทียมสามารถแยกแยะและประเมินพื้นที่ในการเกิดผลผลิตทางการเกษตรได้อย่างมี ประสิทธิภาพ

Spectrum Library ของข้าวในพื้นที่หนองจอก กรุงเทพฯ โดยตรวจสอบข้าวในแต่ละช่วงอายุ ซึ่งมีความแตกต่างกัน

6. การประเมินการออกแบบและติดตั้งเสาวิทยุ หรือสถานี

สำหรับการวิจัยนี้เป็นการนำข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมไปใช้ร่วมกับข้อมูล G-DEM เพื่อนำไปประเมินในการสร้างการติดตั้งเสาส่งสัญญาณ ว่ามีรัศมีครอบคลุมเท่าไหร และความคมชัดเป็นอย่างไรในการติดต่อสื่อสาร ซึ่งเป็นพื้นฐานหลักในการทำงานทุกประเภท และในกรณีเกิดภัยพิบัติยังสามารถนำไปวิเคราะห์ในการติดตั้งระบบสื่อสารสำรองได้เป็นอย่างดี

การใช้ภาพถ่ายดาวเทียม SMMS ประยุกต์ร่วมกับข้อมูล G-DEM เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ในการติดตั้งอุปกรณ์การสื่อสารสำรองในพื้นที่เกิดภัยพิบัติ ด้วยซอฟต์แวร์ Global Mapper

ในอนาคตสถานีภาคพื้นดินจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถรับภาพถ่ายแบบ SAR จากดาวเทียมดวงอื่นๆ ภายใต้ความร่วมมือระหว่างประเทศไทยและสาธารณรัฐประชาชนจีน ซึ่งเป็นภาพถ่ายทะลุเมฆ และอาจนำมาใช้เป็นข้อมูลร่วมเพื่อบริหารจัดการภัยพิบัติได้มากยิ่งขึ้น และเป็นฐานข้อมูลในการวิเคราะห์ความเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกับทรัพยากรธรรมชาติของประเทศไทยอีกด้วย

ดาวเทียม (Satellite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิว โลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ และทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ขึ้นไปบนดาวเทียม ที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์ โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นนิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณ จากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ เราสามารถส่งดาวเทียมชนิด Geostationary ซึ่งหมุนโคจรด้วยความเร็วเท่ากับโลก โดยนำขึ้นไปโคจรเหนือผิวโลกเพียง 3 ดวง ก็สามารถครอบคลุมการสื่อสารได้ทั่วโลก ดาวเทียมดวงหนึ่งส่งสัญญาณในบริเวณกว้างเท่ากับ 1 ใน 3 ของโลก (120 องศา) ดังนั้นดาวเทียมเพียง 3 ดวงก็คลอบคลุมบริเวณพื้นโลกได้ทั้งหมด (360 องศา) ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงโซลาร์ (Solar Cell) บนดาวเทียมจะรับพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนใช้งาน   ข้อดีและข้อเสียของระบบดาวเทียม ข้อดี 1. ส่งสัญญาณครอบคลุมไปยังทุกจุดของโลกได้ 2. ค่าใช้จ่ายในการให้บริการส่งข้อมูลของระบบดาวเทียมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางที่ห่างกันของสถานีพื้นดิน ข้อเสีย  มีเวลาหน่วง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณ

ดาวเทียม (Satellite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิว โลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ และทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ขึ้นไปบนดาวเทียม ที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์ โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นนิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณ จากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ เราสามารถส่งดาวเทียมชนิด Geostationary ซึ่งหมุนโคจรด้วยความเร็วเท่ากับโลก โดยนำขึ้นไปโคจรเหนือผิวโลกเพียง 3 ดวง ก็สามารถครอบคลุมการสื่อสารได้ทั่วโลก ดาวเทียมดวงหนึ่งส่งสัญญาณในบริเวณกว้างเท่ากับ 1 ใน 3 ของโลก (120 องศา) ดังนั้นดาวเทียมเพียง 3 ดวงก็คลอบคลุมบริเวณพื้นโลกได้ทั้งหมด (360 องศา) ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงโซลาร์ (Solar Cell) บนดาวเทียมจะรับพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนใช้งาน
 
ข้อดีและข้อเสียของระบบดาวเทียม
ข้อดี
1. ส่งสัญญาณครอบคลุมไปยังทุกจุดของโลกได้
2. ค่าใช้จ่ายในการให้บริการส่งข้อมูลของระบบดาวเทียมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางที่ห่างกันของสถานีพื้นดิน
ข้อเสีย 
มีเวลาหน่วง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณ

ดาวเทียม (Satellite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิว โลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ และทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ขึ้นไปบนดาวเทียม ที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์ โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นนิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณ จากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ เราสามารถส่งดาวเทียมชนิด Geostationary ซึ่งหมุนโคจรด้วยความเร็วเท่ากับโลก โดยนำขึ้นไปโคจรเหนือผิวโลกเพียง 3 ดวง ก็สามารถครอบคลุมการสื่อสารได้ทั่วโลก ดาวเทียมดวงหนึ่งส่งสัญญาณในบริเวณกว้างเท่ากับ 1 ใน 3 ของโลก (120 องศา) ดังนั้นดาวเทียมเพียง 3 ดวงก็คลอบคลุมบริเวณพื้นโลกได้ทั้งหมด (360 องศา) ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงโซลาร์ (Solar Cell) บนดาวเทียมจะรับพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนใช้งาน   ข้อดีและข้อเสียของระบบดาวเทียม ข้อดี 1. ส่งสัญญาณครอบคลุมไปยังทุกจุดของโลกได้ 2. ค่าใช้จ่ายในการให้บริการส่งข้อมูลของระบบดาวเทียมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางที่ห่างกันของสถานีพื้นดิน ข้อเสีย  มีเวลาหน่วง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณ

ดาวเทียม (Satellite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิว โลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ และทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ขึ้นไปบนดาวเทียม ที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์ โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นนิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณ จากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ เราสามารถส่งดาวเทียมชนิด Geostationary ซึ่งหมุนโคจรด้วยความเร็วเท่ากับโลก โดยนำขึ้นไปโคจรเหนือผิวโลกเพียง 3 ดวง ก็สามารถครอบคลุมการสื่อสารได้ทั่วโลก ดาวเทียมดวงหนึ่งส่งสัญญาณในบริเวณกว้างเท่ากับ 1 ใน 3 ของโลก (120 องศา) ดังนั้นดาวเทียมเพียง 3 ดวงก็คลอบคลุมบริเวณพื้นโลกได้ทั้งหมด (360 องศา) ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงโซลาร์ (Solar Cell) บนดาวเทียมจะรับพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนใช้งาน   ข้อดีและข้อเสียของระบบดาวเทียม ข้อดี 1. ส่งสัญญาณครอบคลุมไปยังทุกจุดของโลกได้ 2. ค่าใช้จ่ายในการให้บริการส่งข้อมูลของระบบดาวเทียมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางที่ห่างกันของสถานีพื้นดิน ข้อเสีย  มีเวลาหน่วง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณ