เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับแนวป้องกันเพื่อความปลอดภัยด้านคุณภาพน้ำในทะเลสาบไท่หู

ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ ประชากรหนาแน่น และการขยายตัวของเมืองอย่างรวดเร็ว ภาระด้านสิ่งแวดล้อมต่อทรัพยากรน้ำของประเทศจึงเพิ่มขึ้นทุกปี เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมซึ่งเป็นวิธีการสังเกตการณ์โลกขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพ สามารถมีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบคุณภาพน้ำ และให้ผลลัพธ์ด้านคุณภาพน้ำที่แม่นยำและครอบคลุมมากขึ้น

แนวคิดการตรวจสอบคุณภาพน้ำด้วยระบบตรวจวัดระยะไกล

การตรวจสอบคุณภาพน้ำด้วยระบบตรวจวัดระยะไกล หมายถึง เทคโนโลยีในการได้มาซึ่งข้อมูลคุณภาพน้ำในพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางสเปกตรัมและความเข้มข้นของสารมลพิษในแหล่งน้ำ ผ่านประสบการณ์หรือการวิเคราะห์แบบจำลองโดยการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลการสำรวจระยะไกลจากดาวเทียมและข้อมูลคุณภาพน้ำที่วัดได้ สามารถสร้างแบบจำลองผกผันสำหรับพารามิเตอร์คุณภาพน้ำได้ การตรวจสอบด้วยการสำรวจระยะไกลสามารถรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์คุณภาพน้ำที่เกินมาตรฐาน ซึ่งมีข้อดีเหนือกว่าการตรวจสอบภาคพื้นดินแบบดั้งเดิม เช่น ครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างกว่า ประหยัดเวลาและแรงงาน และง่ายต่อการตรวจสอบแบบไดนามิกในระยะยาว

หลักการตรวจสอบคุณภาพน้ำด้วยระบบตรวจวัดระยะไกล

หลักการของการตรวจสอบคุณภาพน้ำด้วยการสำรวจระยะไกลคือ การวิเคราะห์การดูดกลืนและการกระเจิงของแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะตามพารามิเตอร์คุณภาพน้ำในแหล่งน้ำ โดยอาศัยลักษณะสเปกตรัมที่แตกต่างกันระหว่างน้ำบริสุทธิ์และน้ำเสีย จากนั้นจึงแปลงค่าความเข้มข้นของพารามิเตอร์คุณภาพน้ำแต่ละชนิดในแหล่งน้ำนั้นนอกจากน้ำบริสุทธิ์แล้ว ยังมีสารหลักอีกสามประเภทที่ส่งผลต่อลักษณะสเปกตรัมของน้ำ ได้แก่ สารสีเหลือง แพลงก์ตอนพืช (คลอโรฟิลล์เอ) และของแข็งแขวนลอยทั้งหมด ค่าความสว่างของน้ำมีข้อมูลเกี่ยวกับสีของน้ำ และส่วนใหญ่ใช้สำหรับการแปลงค่าย้อนกลับเพื่อการตรวจสอบคุณภาพน้ำจากระยะไกล ซึ่งจะให้ค่าพารามิเตอร์การตรวจสอบคุณภาพน้ำจากระยะไกล ได้แก่ ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์เอ ความเข้มข้นของของแข็งแขวนลอย และความโปร่งใส โดยการแปลงค่าย้อนกลับนี้ สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำจากระยะไกลได้

เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมช่วยในการตรวจสอบคุณภาพน้ำในทะเลสาบไท่หู

ในเดือนพฤษภาคม ปี 2550 เกิดปรากฏการณ์สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วในทะเลสาบไท่หู ทำให้เกิดมลพิษร้ายแรงในทะเลสาบและก่อให้เกิดวิกฤตการณ์น้ำประปาสำหรับประชาชนเกือบ 2 ล้านคนในเมืองอู๋ซี รัฐบาลกลางและรัฐบาลท้องถิ่นให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อปัญหาการควบคุมมลพิษทางน้ำในทะเลสาบไท่หู และ ณ ปี 2563 มีโครงการควบคุมมลพิษเกือบ 1,800 โครงการที่ได้ดำเนินการไปแล้ว

เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมมีข้อดีคือครอบคลุมพื้นที่กว้างและมีความทันเวลาสูง และสามารถเป็นวิธีการทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำในพื้นที่ขนาดใหญ่เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมสามารถใช้ในการตรวจสอบการแพร่กระจายของสาหร่ายในทะเลสาบไท่หูเป็นระยะเวลานาน ช่วยให้สามารถเตือนภัยล่วงหน้าเกี่ยวกับภัยพิบัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ และให้ข้อมูลสนับสนุนสำหรับการกำกับดูแลด้านสิ่งแวดล้อมในอนาคต 

การเปลี่ยนแปลงของดัชนีคุณภาพน้ำในทะเลสาบไท่หู โดย Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD

เมื่อไม่นานมานี้ บริษัท CAS Xi'an Optics & Aerospace Technology Co., Ltd. ได้ใช้ผลการวิจัยที่มีอยู่เดิมในการสกัดการกระจายตัวเชิงพื้นที่และเวลาของการแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในทะเลสาบไท่หูจากภาพถ่ายท้องฟ้าแจ่มใสที่ถ่ายในวันใกล้เคียงกัน (26 สิงหาคม 6 กันยายน และ 24 สิงหาคม) ระหว่างปี 2021 ถึง 2023 โดยใช้ดัชนีสัตว์ (Fauna Index: FAI) ในการสกัดการแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในทะเลสาบไท่หู โดยใช้ประโยชน์จากการดูดซับแสงที่รุนแรงของน้ำในแถบสีแดง ใกล้รังสีอินฟราเรด และรังสีอินฟราเรดคลื่นสั้น เพื่อสร้างแบบจำลองการสกัด FAI ในที่สุด

ผลการสกัดแสดงให้เห็นว่า หลังจากระยะเวลาการรักษาที่ยาวนาน การแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในทะเลสาบไท่หูได้เปลี่ยนจากการระบาดขนาดใหญ่ในปี 2021 ไปเป็นปรากฏการณ์ขนาดเล็กในปี 2023 โดยพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบลดลงและอันตรายก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง 

ด้วยการใช้ประโยชน์จากความครอบคลุมที่กว้างขวางและความสามารถในการเก็บรวบรวมข้อมูลที่เสถียรของระบบสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียม ทำให้สามารถตรวจสอบกระบวนการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำในทะเลสาบไท่หูได้อย่างครบถ้วน ซึ่งช่วยให้เข้าใจคุณภาพน้ำและสถานการณ์การเกิดภาวะยูโทรฟิเคชันที่แท้จริงได้อย่างครอบคลุมและเป็นกลาง ทั้งก่อนและหลังการควบคุมมลพิษในทะเลสาบไท่หู และยังเป็นวิธีการทางเทคนิคสำหรับการตรวจจับปัญหาและมาตรการป้องกันได้อย่างทันท่วงที ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดกำลังคน ทรัพยากร และงบประมาณได้อย่างมากเท่านั้น แต่ยังช่วยให้หน่วยงานด้านการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมสามารถเข้าใจและตรวจสอบสถานะของระบบนิเวศทางน้ำแบบเรียลไทม์ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย