เลเซอร์ : เทคโนโลยีเพื่อภาพคมชัดจากเบื้องบน - National Geographic Thailand

เลเซอร์ : เทคโนโลยีเพื่อภาพคมชัดจากเบื้องบน

เลเซอร์ : เทคโนโลยีเพื่อภาพคมชัดจากเบื้องบน

ภาพถ่ายดาวเทียมช่วยให้เราเห็นโลกจากเบื้องบน แต่เทคโนโลยีที่อยู่ใกล้โลกอย่าง เลเซอร์ กลับช่วยให้เรามองเห็นรายละเอียดได้มากกว่า และนี่คือที่มาของนวัตกรรมเพื่อเมืองที่อาศัยเลเซอร์ในการสร้างภาพ

เทคโนโลยีสำรวจทางอากาศที่เรียกว่าไลดาร์ (LIDAR ย่อมาจาก Light Detection and Ranging) ทำงานโดยการยิงแสงเลเซอร์จากเครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ หรือโดรน จากนั้นเครื่องมือจะรับข้อมูลที่สะท้อนกลับจากพื้นผิวเบื้องล่าง

ในอดีต ความละเอียดสูงสุดที่ได้จากไลดาร์อยู่ที่ราว 50 จุดต่อตารางเมตร แต่ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยนิวยอร์กสามารถเพิ่มความละเอียดได้ถึง 335 จุดต่อตารางเมตร ส่งผลให้ได้ภาพจากเบื้องบนโดยเฉพาะพื้นที่ในเขตเมืองที่มีรายละเอียดมากกว่าที่ผ่านมา  ถึงขนาดเห็นรอยแตก ขอบถนน และรายละเอียดด้านหน้าของตึกรามบ้านช่อง

ไลดาร์ไม่เพียงให้ภาพมุมสูง แต่ยังเผยภาพรูปทรงเรขาคณิตความละเอียดสูงของเมืองที่ดูราวกับเคลื่อนไหว ความลาดชันน้อยๆ บนทางเท้าสามารถบอกได้ว่า น้ำที่ท่วมขังจะไหลไปทางใด และอนุภาคที่รวมตัวกันเป็นกระจุกอาจหมายถึงมลพิษทางอากาศ ภาพจากไลดาร์ที่เห็นนี้มาจากย่านใจกลางเมืองดับลิน เมืองหลวงของไอร์แลนด์

“สมมุติว่าคุณทำงานด้านสาธารณสุขและรู้ว่า ย่านใดย่านหนึ่งของเมืองมีคนป่วยด้วยโรคหอบหืดมาก” เดบรา เลเฟอร์ อาจารย์ด้านสารสนเทศเขตเมืองที่มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก บอกและเสริมว่า คุณสามารถมองหาบริเวณที่รถบรรทุกจอดติดเครื่องยนต์อยู่ มลพิษเหล่านั้นไปไหน เราจะสามารถเปลี่ยนพืชพรรณบนหลังคาอาคารต่างๆ  ปรับเปลี่ยนเส้นทางการไหลของน้ำ ไปจนถึงถนนที่รถบรรทุกใช้งาน

แม้การรวบรวมข้อมูลจากทางอากาศจะมีค่าใช้จ่ายสูง แต่เครื่องสแกนไลดาร์ที่ใช้การยิงเลเซอร์สามารถติดตั้งกับอากาศยานที่ใช้งานในภารกิจอื่นๆ ได้ เช่น เฮลิคอปเตอร์ตำรวจหรือหน่วยแพทย์ฉุกเฉิน เป็นต้น

 

การใช้ประโยชน์จากไลดาร์

  • ก่อสร้างอย่างปลอดภัย การขุดอุโมงค์ใต้เมืองเพื่อสร้างรถไฟใต้ดินหรือวางท่อระบายน้ำอาจก่อความเสียหายแก่สิ่งปลูกสร้างด้านบน การประเมินองค์ประกอบด้านหน้าอาคารระหว่างการขุด สามารถระบุอาคารที่ล่อแหลมหรือเสี่ยงจะได้รับความเสียหายได้
  • การวางผังเมือง เงาจะทอดตัวไปทางไหน ถนนจะมีลมพัดแรงจนคนเดินเท้าไม่ปลอดภัยหรือไม่ น้ำจะเริ่มท่วมขังจากบริเวณใด นักพัฒนาอสังหาริมทรัพย์และหน่วยงานวางผังเมืองสามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลเหล่านี้
  • การเข้าถึงของผู้พิการ ขอบถนนหรือบันไดที่สูงเกินอาจปิดกั้นการเข้าถึงของบุคคลที่มีปัญหาด้านการเคลื่อนไหว เช่น ผู้พิการ ข้อมูลที่รวบรวมได้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในโครงการก่อสร้างใหม่ๆ หรือใช้ในแอปพลิเคชั่นบนมือถือเพื่อช่วยหาเส้นทางที่ดีที่สุด
  • การตัดแต่งต้นไม้ แผนที่ที่รวบรวมต้นไม้ใหญ่ทั้งหมดในเมืองไว้ จะช่วยให้เจ้าหน้าที่สามารถระบุได้ว่า ต้นไม้ต้นไหนเสี่ยงที่จะสร้างความเสียหายแก่สายไฟ และต้นไหนควรได้รับการตัดแต่งเพื่อป้องกันการหักโค่นจากพายุ และลมกรรโชกแรง

เรื่อง แดเนียล สโตน

 

อ่านเพิ่มเติม

โลกไซเบอร์ : เมื่อเราถูกจับตามองมากขึ้นเรื่อยๆ

เรื่องแนะนำ

การลดลงของโอโซน ในชั้นบรรยากาศโลก

การลดลงของโอโซน (Ozone Depletion) คือภาวะการสูญเสียหรือการลดลงของปริมาณก๊าซโอโซน (Ozone) ในชั้นบรรยากาศโลกที่ระดับความสูงราว 20 ถึง 40 กิโลเมตรเหนือพื้นดินขึ้นไป หรือชั้น “สตราโตสเฟียร์” (Stratosphere)จากปฏิกิริยาเคมีระหว่างก๊าซโอโซนกับสารเคมีที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ “หลุมโอโซน” (Ozone Hole) จนส่งผลให้รังสีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตจากดวงอาทิตย์สามารถส่องลงมายังพื้นผิวโลกได้โดยตรง องค์ประกอบของโอโซน โอโซน (O3) ประกอบขึ้นจากออกซิเจน(Oxygen)3อะตอมเป็นโมเลกุลของก๊าซที่มีความเสถียรต่ำ สามารถคงอยู่ในอากาศได้ราว20 ถึง 30สัปดาห์ก่อนจะสลายตัวไปในธรรมชาติ ก๊าซโอโซนเกิดจากการรวมตัวกันของก๊าซออกซิเจน(O2) ที่มีอยู่มากมายในอากาศหนึ่งโมเลกุลและอะตอมออกซิเจนอิสระ (O2-) ที่แตกตัวเนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet: UV) ของโมเลกุลออกซิเจนนั่นเอง แต่เมื่อโอโซนได้รับพลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ จะเกิดการสลายตัวเช่นเดียวกัน กลายเป็นอะตอมออกซิเจนอิสระและโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน ดังนั้น การเกิดของชั้นโอโซนในบรรยากาศโลกจึงถือเป็นวงจรที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เป็นวัฏจักรที่หมุนเวียนไปตามอัตราการเกิดและการสลายตัวของโอโซนในธรรมชาติ ประเภทของโอโซน โอโซนภาคพื้นดิน (Ground Level Ozone) คือโอโซนที่ระดับความสูง0 ถึงราว 2 กิโลเมตรในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ซึ่งในธรรมชาติโอโซนที่เกิดขึ้นบนภาคพื้นดินมีเพียงร้อยละ 10แต่ในปัจจุบัน แหล่งกำเนิดโอโซนส่วนใหญ่มาจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น จากไอเสียของรถยนต์หรือไอเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆซึ่งมีไนโตรเจนออกไซด์(NOx) เป็นองค์ประกอบหลัก หรือเกิดจากปฏิกิริยาเคมีแสง(Photochemical Reaction)จากการได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตของสารอินทรีย์ระเหย(Volatile […]

ค้นพบไดโนเสาร์คล้ายเป็ด

ผลการค้นพบไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่อาจไม่น่าประหลาดใจเท่าไหร่ เพราะหน้าตาของเจ้าสัตว์ดึกดำบรรพ์ตัวนี้ช่างคุ้นตาเสียจริง ฟอสซิลดังกล่าวถูกพบในมองโกเลีย ไดโนเสาร์ตัวนี้มีชื่อว่า Halszkaraptor  และหน้าตาของมันช่างดูคล้ายกับเป็ดเอามากๆ พวกมันเป็นญาติกับ Velociraptor และเป็นหนึ่งในไดโนเสาร์ไม่กี่ชนิดที่หากินบนน้ำ เจ้าไดโนเสาร์ขนาดตัวประมาณไก่งวงนี้อาศัยอยู่บนโลกเมื่อราว 70 ล้านปีก่อน โดยซากฟอสซิลชิ้นนี้ถูกยึดคืนมาจากขบวนการลักลอบขนส่งสินค้าผิดกฎหมายในมองโกเลีย   อ่านเพิ่มเติม : อุกกาบาตทำลายล้างไดโนเสาร์ ตกลงในจุดสังหารพอดิบพอดี, ความรู้ประจำวัน : ไดโนเสาร์เต้นรำเหมือนนก

ดำดิ่งสู่การทำงานของสมอง

ดำดิ่งสู่”การทำงานของสมอง” นักวิทยาศาสตร์กำลังเรียนรู้อะไรมากมายเกี่ยวกับ การทำงานของสมอง จนหลายคนอาจหลงลืมไปว่าเพียงก่อนหน้านี้ไม่นานเรายังไม่เข้าใจเลยแม้แต่น้อยว่า สมองทำงานอย่างไรหรือสมองคืออะไร แพทย์ในยุคกรีก-โรมันโบราณเชื่อว่าสมองทำมาจากเสมหะ อาริสโตเติลมองสมองเป็นเหมือนตู้เย็นที่ทำให้หัวใจอันร้อนรุ่มเย็นลง จากยุคนั้นจนถึงสมัยฟื้นฟูศิลปวิทยา นักกายวิภาคศาสตร์ประกาศว่า การรับรู้ อารมณ์ การใช้เหตุผล และการกระทำต่างๆ ล้วนเป็นผลมาจาก “วิญญาณสัตว์” หรือไอลึกลับที่ไหลเวียนผ่านโพรงในศีรษะและกระจายไปทั่วร่างกาย การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเจ็ดทำให้แนวคิดดังกล่าวเปลี่ยนไป โทมัส วิลลิส แพทย์ชาวอังกฤษตระหนักว่า เนื้อเยื่อสมองคือที่ตั้งของกิจกรรมทางจิตใจทั้งปวง เขาศึกษาการทำงานของสมองโดยผ่าสมองแกะ สุนัข และผู้ป่วยที่เสียชีวิต และสร้างแผนที่สมองที่มีความถูกต้องแม่นยำทางกายวิภาคครั้งแรก เวลาล่วงเลยมาอีกหนึ่งศตวรรษกว่าที่เราจะทราบว่าสมองทำงานโดยอาศัยอิมพัลส์หรือพลังผลักดันในรูปกระแสไฟฟ้า แทนที่จะเป็นวิญญาณสัตว์ แรงดันไฟฟ้า (voltage) เคลื่อนที่ไปทั่วสมองและเดินทางออกมายังระบบประสาทของร่างกาย แม้กระทั่งในศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความรู้เกี่ยวกับเส้นทางของใยประสาทน้อยมาก กามิลโล กอลจี นายแพทย์ชาวอิตาลีชี้ว่า สมองเป็นเหมือนโครงข่ายเส้นใยที่เชื่อมต่อกันอย่างไร้ตะเข็บ ชมการทำงานของสมองแบบชัดๆ  ซานเตียโก รามองอี กาฆาล นักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน สานต่องานวิจัยของกอลจีโดยทดสอบเทคนิคใหม่ในการย้อมสีเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์เพื่อตามรอยแขนงเซลล์อันซับซ้อน เขาพบว่า เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะแยกจากเซลล์อื่นๆ เซลล์ประสามส่งสัญญาณไปตามเส้นใยที่เรียกว่า ใยประสาทขาออก (axon) มีช่องว่างเล็กๆ คั่นระหว่างปลายของใยประสาทขาออกกับปลายรับของเซลล์ประสาทที่เรียกว่า ใยประสาทขาเข้า (dendrite) นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในภายหลังว่า ใยประสาทขาออกปล่อยสารเคมีหลายตัวเข้าไปในช่องว่างเพื่อกระตุ้นให้เกิดสัญญาณประสาทในเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกัน   […]

วัฏจักรคาร์บอน (carbon cycle) คืออะไร

คาร์บอนเป็นธาตุพื้นฐานในทุกสิ่งมีชีวิตที่อุบัติขึ้นบนโลกใบนี้ วัฏจักรคาร์บอน จึงเป็นส่วหนึ่งที่ช่วยขับเคลื่อนชีวิตให้สามารถดำรงอยู่ได้ และมีวิวัฒนาการมากมายอย่างเช่นทุกวันนี้ วัฏจักรคาร์บอน (Carbon Cycle) คือการหมุนเวียนหรือการแลกเปลี่ยนธาตุคาร์บอน (Carbon) ในสถานะต่าง ๆ ระหว่างดิน หิน แหล่งน้ำ ชั้นบรรยากาศ และสิ่งมีชีวิต ซึ่งนับเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอน (Reservoir) ที่สำคัญของโลก วัฏจักรคาร์บอนจึงหมายถึงการหมุนเวียนของธาตุและสารประกอบคาร์บอน ทั้งที่อยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ และยังหมายถึงการเปลี่ยนถ่ายคาร์บอนระหว่างแหล่งกักเก็บต่าง ๆ ผ่านกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตและการเปลี่ยนแปลงของโลก เช่น กระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช การย่อยสลายของจุลินทรีย์ หรือแม้แต่การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก  เนื่องจากโลกเป็นระบบปิด (Closed System) สสารต่าง ๆ จึงไม่สามารถถ่ายเทออกสู่ภายนอกระบบได้ ดังนั้น ปริมาณของคาร์บอนทั้งหมดบนโลกจึงไม่เคยเปลี่ยนแปลงมาก่อน มีเพียงการหมุนเวียนและเปลี่ยนถ่ายของคาร์บอนในสถานะต่าง ๆ ระหว่างแหล่งกักเก็บที่สำคัญเหล่านี้เท่านั้น การหมุนเวียนคาร์บอนในแหล่งกักที่สำคัญของโลก สามารถจำแนกออกเป็น 4 ระบบ ดังนี้ คาร์บอนในชั้นบรรยากาศ หมายถึง คาร์บอนในสถานะก๊าซ โดยเฉพาะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Dioxide) ที่นับเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของบรรยากาศโลก โดยก๊าซเหล่านี้ มาจาก […]