การประมาณปรมาณน าฝนจากขอมลดาวเทยม FY-2C/2E

เพอใชในภารกจดานเฝาระวงภยดนถลม

นายอทธ สงวนด นกวจย

ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วนท 16 ธนวาคม 2553

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

ทมาและความส าคญ

ขอมลปรมาณน าฝนถอไดวาเปนขอมลทส าคญมาก เนองจากถก

น าไปประยกตใชตอในงานวจยหลายดาน

ในประเทศไทยกมการน าขอมลปรมาณน าฝนไปประยกตใชใน

หลายๆ ดาน เชน การบรหารจดการแหลงน า การเกษตร การ

เตอนอทกภย-ภยแลง หรอการเตอนภยดนถลม ฯ

การประมาณปรมาณน าฝนทมความถกตองแมนย า และสามารถ

ตอบสนองตอความตองการไดอยางรวดเรว โดยเฉพาะการน าไป

ประยกตใชในดานการเตอนภยจงความส าคญเปนอยางยง

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

ขอมลทใชในการวเคราะห

ขอมลภาพถายดาวเทยมอตนยมวทยา

◦ FY-2C (ทกๆ ครงชวโมง/หนงชวโมง)

◦ FY-2E (ทกๆ ครงชวโมง/หนงชวโมง)

ขอมลปรมาณน าฝน

◦ กรมอตนยมวทยา

(ชวงเวลา: พ.ค.-ม.ย. 2551, เม.ย.-ก.ค. 2552)

◦ กรมทรพยากรน า

(ชวงเวลา: เม.ย.-ก.ค. 2551, เม.ย.-ก.ค. 2552)

โครงสรางขอมลของดาวเทยมทรบได

โครงสรางของขอมลทรบไดถกก าหนดตาม Stretched Visible

and Infrared Spin Scan Radiometer (S-VISSR)

S-VISSR เปนรปแบบการสงขอมลของดาวเทยมกลม FY-2

(2C/2D/2E) ทสงลงมายงภาคพนดน

แบงออกเปน 5 ชองสญญาณ (IR1-4, VIS)

Spatial Resolution

◦ 5.0 km ส าหรบชองสญญาณ Infrared

◦ 1.25 km ส าหรบชองสญญาณ Visible

พนทครอบคลมและระบบการแปลงพกด

ชวงละตจด

◦ 60 องศาเหนอ ถง

60 องศาใต

ชวงลองจจด

◦ 45 องศาตะวนออก ถง

165 องศาตะวนออก

แตละพกดหางกน 5 องศา

Lat : 45NLong : 60E

Line : 325Pixel : 570

2291

2292

Channel

IDChannel Name

Wave Length

(µm)

Spatial Resolution

(km)

IR1 Long Wave Infrared 10.3 – 11.3 5

IR2 Split Window 11.5 – 12.5 5

IR3 Water Vapor 6.5 – 7.0 5

IR4 Medium Wave Infrared 3.5 – 4.0 5

VIS Visible 0.55 – 0.90 1.25

ชองสญญาณของดาวเทยม FY-2C/2E

โครงสรางของขอมล S-VISSR

โครงสรางของขอมล S-VISSR สามารถแบงออกไดเปน 2 สวน คอ

◦ สวนของขอมลรายละเอยด (Document) ประกอบไปดวย เวลาของขอมล คาคงท

ตางๆ ของดาวเทยม ตารางการแปลงคาอณหภม เปนตน

◦ สวนของขอมลภาพถาย ขอมลภาพถายดาวเทยมจากชองสญญาณ Infrared ตางๆ

(IR1-4) และชองสญญาณ Visible (VIS)

จากการศกษาพบวาขอมลรายละเอยดของขอมลแตละชดนนจะถกก าหนดขนใหม

ทกครง ตามสถานะของดาวเทยม และชวงเวลาทท าการถายภาพ ดงนนการน า

ขอมลจากดาวเทยม FY-2E มาวเคราะหรวมกบขอมลจากดาวเทยม FY-2C จง

สามารถท าได

Brightness and Brightness Temperature

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

พนทศกษาวจย 1

จงหวดอตรดตถและจงหวดขางเคยง (129 สถาน)

สถานของกรม

อตนยมวทยา

สถานของกรม

ทรพยากรน า

พนทศกษาวจย 2

จงหวดเชยงใหมและจงหวดขางเคยง (147 สถาน)

สถานของกรม

อตนยมวทยา

สถานของกรม

ทรพยากรน า

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝน

บทความ “The Rainfall Estimation Using Remote Sensing in

Thailand” โดย ผศ.ดร.ปรยาพร โกษา และ รศ.ดร.กอบเกยรต

ผองพฒ ไดน าเสนอความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบ

ปรมาณน าฝนไวดงน

P = aTb

◦ P คอปรมาณน าฝนทวดไดจากมาตรวดฝน

◦ T คออณหภมยอดเมฆทไดจากขอมลดาวเทยมอตนยมวทยา

◦ a และ b เปนคาสมประสทธทหาไดจากการพลอตกราฟความสมพนธ

ระหวางคา P และ T

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝน (ตอ)

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนใน

รปแบบอนๆ

P = xT2 + yT + z

◦ P คอปรมาณน าฝนทวดไดจากมาตรวดฝน

◦ T คออณหภมยอดเมฆทไดจากขอมลดาวเทยมอตนยมวทยา

◦ x y และ z เปนคาสมประสทธทหาไดจากการพลอตกราฟ

ความสมพนธระหวางคา P และ T

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆแตละคากบปรมาณน าฝน

การศกษาความสมพนธของขอมลโดยใชคาเฉลยตวอยาง

แบงคาอณหภมยอดเมฆ (IR1) ออกเปนชวงชวงละ 1K, 2K,

5K โดยเรมทอณหภมต าสด (179K) ไปจนถงอณหภมสงสด

(304K)

แบงกลมตวอยางขอมลปรมาณน าฝนออกตามชวงของคา IR1

หาคาเฉลยตวอยาง (Sample Mean) ของปรมาณน าฝนในแตละ

ชวง เพอใชเปนตวแทนปรมาณน าฝนในชวงนนๆ

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทได

จากการแบงกลมขอมลชวงละ 1K (จงหวดอตรดตถ)

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทได

จากการแบงกลมขอมลชวงละ 2K (จงหวดอตรดตถ)

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทได

จากการแบงกลมขอมลชวงละ 5K (จงหวดอตรดตถ)

ความคลาดเคลอนของการประมาณปรมาณน าฝน

จากการศกษาพบวาปรมาณน าฝนทเกดขน บอยครงไมไดเกด

จากเมฆ Cumulonimbus (Cb) เพยงอยางเดยว

เมฆ Nimbostratus (Ns) ซงเปนเมฆทอยระดบต า มอณหภม

ยอดเมฆคอนขางสง (มากกวา 253K) หรอทเรยกกนวา

“เมฆอน” (Warm Cloud) กสามารถใหปรมาณน าฝนได

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

การแบงประเภทของเมฆตามความสง

การศกษาการตรวจจบกลมเมฆ

จากการศกษาบทความในตางประเทศ “Daily Mapping of

24-Hr Rainfall at Pixel Scale Over South Africa Using

Satellite, Radar and Rainguage Data” พบวา

◦ คาเกณฑจากชองสญญาณ IR1 ทใชส าหรบตรวจจบกลมเมฆทจะเปน

เมฆฝนอยทประมาณ -20oC หรอ 253K

◦ ความสมพนธของขอมลทไดจากการคดกรองมขอจ ากด

ปรมาณน าฝนทไดจากการประมาณมคาเกนจรง

ไมสามารถน าไปใชคดกรองขอมลบรเวณชายฝงหรอหนาเขาได

การศกษาการคดกรองขอมลเมฆฝน

จากการศกษาบทความอนๆ ในตางประเทศ พบวาความ

แตกตางของอณหภมระหวางชองสญญาณ IR1 และ IR3

(Brightness Temperature Difference: BTD)

◦ สามารถใชกรองเมฆ Cirrus (Ci) ซงเปนเมฆทอยระดบสงท าใหม

อณหภมยอดเมฆใกลเคยงกบเมฆ Cumulonimbus (Cb) ออกจากกนได

◦ คาเกณฑของคา BTD ทใชส าหรบคดกรองเมฆ Cb ออกจากเมฆ Ci

จะอยทประมาณ 0K

การศกษาการคดกรองขอมลเมฆฝน (ตอ)

การคดกรองขอมลเมฆฝนดวยวธ Brightness Temperature

Different (BTD) ในรปแบบอนๆ

◦ คาผลตางของอณหภมระหวางชอง Long Wave Infrared (IR1) กบ

Split Window (IR2)

◦ คาผลตางของอณหภมระหวางชอง Long Wave Infrared (IR1) กบ

Medium Wave Infrared (IR4)

ตวอยางขอมลจากชองสญญาณทใชในการวเคราะห

IR2 WVIR1

โครงสรางของระบบ

ซอฟตแวรวเคราะหปรมาณน าฝน KU-Met

การเปรยบเทยบผลลพธทไดจากการคดกรองเมฆฝน

VIS FilterIR1

ตารางเปรยบเทยบวธการคดกรองขอมลเมฆฝน

วธการคดกรองขอมลเมฆฝน รอยละของเหตการณทเกดฝนตก

IR1 BTD(IR1-IR3) จงหวดอตรดตถ จงหวดเชยงใหม

< 253K - 25.04% 25.43%

> 253K - 11.52% 10.79%

< 253K < 0K 34.83% 34.55%

< 253K > 0K 20.15% 21.12%

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทผาน

การคดกรองขอมลเมฆฝน (จงหวดอตรดตถ)

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทผาน

การคดกรองขอมลเมฆฝน (จงหวดเชยงใหม)

ความสมพนธระหวางอณหภมยอดเมฆกบปรมาณน าฝนทผาน

การคดกรองขอมลเมฆฝน (ทงสองจงหวด)

หวขอในการน าเสนอ

ทมาและความส าคญ

ขอมลทใชในการวเคราะห

◦ ขอมลจากดาวเทยม FY-2C/2E

◦ ขอมลจากสถานตรวจวดอากาศ

การศกษาเพอหาความสมพนธ

◦ ความสมพนธของขอมล

◦ การคดกรองขอมลเมฆฝน

สรป

สรป

ขอมลปรมาณน าฝนถอไดวาเปนขอมลทส าคญทถกน าไป

ประยกตใชในงานวจยหลายดานทงในประเทศไทยและ

ตางประเทศ

การประมาณปรมาณน าฝนทมความถกตองแมนย า และสามารถ

ตอบสนองตอความตองการไดอยางรวดเรวจงมความส าคญเปน

อยางยง

ในการวเคราะหขอมลจงจ าเปนทจะตองมการพฒนาเครองมอท

ชวยลดความยงยากและความซบซอนในการวเคราะหหา

ความสมพนธของขอมล และมการแสดงผลลพธทชดเจนเพอ

ชวยในการตดสนใจ

ค าถาม/ขอเสนอแนะ

ขอบคณครบ