งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 1...อดีต สอนปัจจุบัน

บทความอ้างอิง: 

>> งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 2...สิ่งเล็กๆ? ที่เรียกว่า ''Error''

>> งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 3...ตอบโจทย์

>> งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 4...ตัวอย่าง งานสำรวจฯวงรอบที่คลาดเคลื่อน 'พิมพ์นิยม'

>> งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 5...ตารางการคำนวณ และปรับแก้งานสำรวจวงรอบ (ชิวๆ by Geospatial)

>> Civil 3D: การปรับแก้งานสำรวจวงรอบ ด้วยชุดคำสั่ง Map Check

>> AutoCAD Land Desktop: การปรับแก้งานสำรวจฯ 'วงรอบ 2D' (เขียน Batch File ด้วยตนเอง)

>> นอกจากงานหลักในหน้าที่ คือการเป็นนักสำรวจฯแล้ว ผู้เขียนยังมีหน้าที่ (งานออฟฟิศ) ในการเป็นผู้ตรวจสอบ วิเคราะห์ (Analysis) งานสำรวจฯ ทั้งที่เป็นแบบร่าง หรือข้อมูลสำรวจฯต่างๆ ที่ถูกส่งมาจากผู้ว่าจ้าง, Main/Sub Contractor หรือจาก บ.คอนซัลท์ ทั้งในประเทศ และจากประเทศเพื่อนบ้าน (ลาว,กัมพูชา, พม่า ฯลฯ)  อาทิ งานสำรวจเขื่อน, งานสำรวจชลประทาน, งานสำรวจเหมืองแร่, งานสำรวจโทโปฯ, งานสำรวจแนวสายไฟฟ้าแรงสูง, งานสำรวจถนน, ฯลฯ

กว่า 10 ปี จนถึงปัจจุบันกับงานตรวจสอบ และวิเคราะห์ ข้อมูลสำรวจฯดังกล่าว ผู้เขียนได้ผ่านพบเห็นข้อมูลสำรวจฯในหลากหลายเวอร์ชั่น ทั้งงานสำรวจฯที่ถูกต้อง และงานสำรวจที่ผิดพลาด-คลาดเคลื่อนขนาดใหญ่ หรือแม้แต่การ 'Make Up' ข้อมูลสำรวจฯ (แบบ 'ไม่เนียน' เอาเสียเลย) ก็ยังถูกส่งมาให้ตรวจสอบ (*_* '' )

จากประสบการณ์ที่ยาวนานพอสมควร ในงานตรวจสอบวิเคราะห์ข้อมูลงานสำรวจข้างต้นฯ ผู้เขียนพบว่า 'งานสำรวจรังวัดวงรอบ' เป็นงานที่ถูกตรวจพบว่า 'คลาดเคลื่อน' และมีปัญหา มากที่สุด...และนั่น คือที่มาของบทความในชุด 'มหากาพย์ งานสำรวจฯวงรอบ' ชุดนี้

งานสำรวจ 'วงรอบ 2D' ตอนที่ 1...อดีต สอนปัจจุบัน

หมายเหตุ: บทความงานสำรวจฯวงรอบทางด้านล่าง ถูกเขียนขึ้นตามความรู้ ประสบการณ์ และความเข้าใจส่วนตัว ซึ่งได้สรุปเนื้อหาให้มีความกระทัดรัด โดยบทความนี้ 'มุ่งเน้น' อธิบายแนวคิดพื้นฐาน หลักและวิธีการในการดำเนินการสำรวจวงรอบจากยุคอดีต จนถึงปัจจุบัน...ซึ่งผู้เขียนต้องขออนุญาติ 'ข้ามผ่าน' หรือ 'ละไว้ในฐานที่เข้าใจ' การลงลึกในรายละเอียดการคำนวณ และการใช้งานสูตรฯต่างๆ อันเป็นความรู้ขั้นพื้นฐานที่ถูกบรรจุเป็นหลักสูตรเอาไว้แล้วในวิชาการสำรวจรังวัด ที่นักเรียน-นักศึกษา สายงานสำรวจฯ ต้องศึกษาเรียนรู้ และเข้าใจในหลักการฯเป็นอย่างดี ก่อนที่จะออกไปประกอบอาชีพเป็นช่างสำรวจฯ หรือในสาขาอื่นๆที่เกี่ยวข้อง ต่อไป

ย้อนอดีต

 

ภายหลังการ'หมดยุค'ของกล้องฯ Transit และถูกแทนที่ด้วยกล้องสำรวจธีโอโดไลท์ ในยุคต่อมา โดยเฉพาะในกล้องสำรวจตระกูล WILD (Heerbrugg) T-Series ซึ่งมีรุ่น T0 (var) , T1, T1-A, T2, T3, T16 เป็นตัวชูโรง และเป็นที่นิยมกันมากในสารขัณฑ์ชาวเรา ในยุคสมัย 30-40 ปีที่แล้ว รวมถึงการถูกใช้เป็นเครื่องมือในการสอนวิชาสำรวจฯในวิทยาลัย และมหาวิทยาลัย...ซึ่งผู้เขียนเอง ก็ไม่พลาดที่จะได้เรียนรู้ และใช้งานตัวกล้องฯในกลุ่มนี้ ประเดิมด้วยรุ่นในพิพิธภัณฑ์ อย่าง Wild T16 เป็นปฐมบท

Theodolite Wild T16 (ทางซ้าย) และ Wild T2 

   

(ตัว Wild T2  สุดยอดความละเอียดทางมุม 0.5"...กล้องโททอลฯ ยังชิดซ้าย)

กล้องสำรวจธีโอโดไลท์ในซีรี่ดังกล่าว ยังถูกแบ่งไปตามประเภทการอ่านค่ามุมออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. กล้องฯประเภทอ่านค่ามุมทบ (Repeating Theodolite): คือ การอ่านค่าจานองศาราบ โดยตั้งค่าจานองศาเท่ากับ 0° 0' 00'' เมื่อส่องด้วยกล้องหน้าซ้ายไปที่เป้าหลัง จากนั้นทำการส่องไปที่เป้าหน้า อ่านค่ามุมที่จานองศา (เรียกว่าทบที่ 1)

ทำการล๊อคจานองศา แล้วหมุนกล้องฯ (ตามเข็มนาฬิกา) ไปยังเป้าหลัง แล้วปลดล๊อคจานองศาราบ เมื่อส่องไปยังเป้าหน้า อ่านค่ามุมที่จานองศาราบ (เรียกว่าทบที่ 2) ซึ่งจะต้องเป็น 2 เท่า ของค่ามุมที่อ่านได้จากทบที่ 1 ทำการอ่านมุมทบซ้ำอย่างน้อย 4 ทบ...ดังตัวอย่าง;

(ทบที่ 1) อ่านค่ามุมได้ 23° 19'

(ทบที่ 2) อ่านค่ามุมได้ 46° 40'

(ทบที่ 3) อ่านค่ามุมได้ 69° 59'

(ทบที่ 4) อ่านค่ามุมได้ 93° 23'

(ทบที่ 5) อ่านค่ามุมได้ 116° 44'

(ทบที่ 6) อ่านค่ามุมได้ 140° 02'

ค่าเฉลี่ยของมุม ทั้ง 6 ทบ คือ 23° 20'

1. กล้องฯประเภทอ่านค่ามุมจากทั้ง 2 หน้า (Direction Theodolite): คือ การอ่านค่ามุมจานองศาราบ จากกล้องทั้งหน้าซ้าย และหน้าขวา โดยการเริ่มต้นที่กล้องหน้าซ้าย ส่องไปยังเป้าหลัง ล๊อคจานองศาให้อยู่ในตำแหน่งค่ามุมองศาหลัก อาทิ 0° 0' 00" จากนั้นส่องไปยังเป้าหน้า อ่านค่ามุม

เปลี่ยนเป็นกล้องหน้าขวา ส่องไปที่เป้าหน้า และหมุนกล้องส่องไปยังเป้าหลัง อ่านค่ามุม เสร็จจากขั้นตอนนี้เรียกว่า "การอ่านค่ามุม 1 ชุด" (ให้ทำการวัดค่ามุมซ้ำอีก อย่างน้อย 2 ชุด (ชั้นที่ 3)  โดยการเปลี่ยน/ล๊อคจานองศาราบ ในการอ่านด้วยกล้องหน้าซ้ายขั้นตอนแรก เป็น 45° 90° 135° ตามลำดับ)...ดังตัวอย่าง; การวัดค่ามุมชุดที่ 1 เริ่มจากตั้งค่าจานองศาเป็น 0° 0' 00"

- กล้องหน้าซ้าย อ่านไปยังเป้าหลัง (A) ตั้งค่าจานองศาราบเป็น 0°

- หมุนกล้อง (ตามเข็มนาฬิกา) ส่องไปยังเป้าหน้า (B) อ่านค่ามุมได้ 139° 58' 11" 

(ค่ามุมที่อ่านได้จากกล้องหน้าซ้ายคือ 139° 58' 11")

- เปลี่ยนกล้องเป็นหน้าขวา ส่องไปยังเป้าหน้า (B) อ่านค่ามุมได้ 319° 58' 11"

- หมุนกล้อง (ทวนเข็มนาฬิกา) ส่องไปยังเป้าหน้า (B) อ่านค่ามุมได้ 179° 59' 57"

(ค่ามุมที่อ่านได้จากกล้องหน้าซ้ายคือ 139° 58' 14")

ดังนั้น ค่ามุมเฉลี่ยจากการวัดค่ามุมชุดที่ 1 เท่ากับ 139° 58' 12"

* ในยุค Wild T-Series เฟื่องฟูดังกล่าว ถึงแม้จะมีกล้องสำรวจธีโอโดไลท์ ที่มีความละเอียดทางมุมอยู่ในเกณฑ์ที่ดีเยี่ยม แต่ก็ยังติดปัญหาอยู่ที่ 'การวัดระยะทาง' ซึ่งต้องกระทำโดยการลากเทปเหล็ก เทปผ้า ฯลฯ เท่านั้น และนั่นคือความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้น เมื่อนำระยะทางที่วัดได้ไปคำนวณร่วมกับค่ามุมที่อ่านได้จากกล้องสำรวจฯ (ระยะทางยิ่ง 'มาก' ความคลาดเคลื่อนจากการวัดฯ ก็ยิ่งเพิ่มขึ้นเป็นเงาตามตัว)

>> หลักการพื้นฐานในการรังวัดค่ามุม หรือการหาความสัมพันธ์เชิงมุมระหว่างแขนของมุมทั้ง 2 ด้าน ข้างต้น เป็นหลักทฤษฎีที่ถูกคิดค้นมาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ และหลักทฤษฎีการคำนวณดังกล่าวยังคงถูกใช้ต่อเนื่องมาจนถึง 'ปัจจุบัน' ผ่านการเวลามาหลายร้อยปี...ถึงแม้ว่าเครื่องมือสำรวจฯได้ถูกพัฒนาไปตามยุค ตามสมัย มีความถูกต้อง แม่นยำมากขึ้น...แต่สิ่งที่ไม่เคยเปลี่ยนแปลง และยังคงดำรงค์อยู่เช่นนั้นนับจากอดีต จนถึงปัจจุบัน...นั่นคือ "สูตรฯทางเรขาคณิต" สูตรฯเมื่อยุคร้อยปีก่อนเป็นเช่นไร...วันนี้ ก็ยังคงเป็นเช่นนั้น...หาได้เปลี่ยนไปไม่

งานสำรวจวงรอบ ปฐมบท

เส้นฐาน Base line AB เส้นหนึ่ง ที่ทราบค่าภาคของทิศ+ระยะทาง และเมื่อทราบค่ามุมระหว่างเส้น AB ไป AC จะทำให้สามารถคำนวณหาค่ามุม ระยะทาง ภาคของทิศของด้านที่เหลือได้ ตามกฏของเรขาคณิต 

เมื่อพื้นที่สำรวจมีขนาดใหญ่ที่ใหญ่ขึ้น เกินกว่าที่หมุดควบคุมทางราบที่มีอยู่เพียง 2 หมุด (AB ตามภาพข้างต้น) จะทำการสำรวจรังวัดไปได้ทั่วถึง...จึงจำเป็นที่จะต้องสร้าง หรือขยายหมุดควบคุมทางราบเพิ่มเติม เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่สำรวจทั้งหมด

การขยายหมุดควบคุมทางราบ ต้องอาศัยหลักการคำนวณทางเรขาคณิตช่วยในการตรวจสอบความถูกต้องของค่ามุม เมื่อทำการรังวัดค่ามุมแบบต่อเนื่องกันไป และเส้นรังวัดเข้าบรรจบตัวเอง  (Loop Misclosure) หรือบรรจบกับหมุดควบคุมฯที่ทราบค่า (Known Azimuth)

ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับงานวงรอบ 'ในอุดมคติ' นั่นคือ การรังวัดค่ามุมบรรจบ มีค่า Error = 0.000 ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในความเป็นจริง ฉะนั้น 'ค่าความคลาดเคลื่อนต่าง' ที่เกิดขึ้น จะถูกนำมาปรับแก้ด้วยกฏการคำนวณงานวงรอบ ซึ่งภายหลังจากการคำนวณปรับแก้แล้ว ค่าความถูกต้องที่เกิดขึ้น สามารถนำไปเปรียบเทียบในระบบงานมาตรฐานการสำรวจวงรอบ ว่าอยู่ในเกณฑ์ความถูกต้องในลำดับใด หรือต้องทำการสำรวจฯวงรอบ ซ้ำอีกครั้ง

* การคำนวณงานวงรอบ เมื่อต้องอ้างอิงเข้ากับระบบพิกัดฉาก (Rectangle Polar) ในแนวระนาบคาร์ทีเชียน (Plane Grid) คือการยึดโยงค่าพิกัดจากหมุดควบคุม (หมุดแรกออก) ที่ทราบค่า แล้วทำการคำนวณถ่ายทอดค่าพิกัดไปยังหมุดควบคุมถัดไป โดยอาศัยค่ามุม และระยะทาง มาใช้ในการคำนวณ

ตัวอย่าง การตรวจสอบผลรวม 'มุมภายใน' ของงานวงรอบ

กฏการคำนวณงานวงรอบ

>> ผู้เขียน ในยุคสมัยที่ยังเป็นลูกศิษย์ขั้นฝึกหัดในสถานศึกษา ครูฝึกท่านถ่ายทอดวิทยายุทธการคำนวณปรับแก้งานวงรอบ (แบบเขียนตารางปรับแก้ฯ ลงกระดาษ) ให้เพียง 2 วิธี (เมื่อกว่า 20 ปีที่แล้ว) ได้แก่วิธี Bowditch/Compass Rule และ Transit Rule 

เมื่อลูกศิษย์ก้าวออกมาสู่ยุทธภพ งานสำรวจฯอาชีพของจริง...ยุทธจักรอันกว้างใหญ่นี้ ยังมีสุดยอดเคล็ดวิชาการปรับแก้งานคำนวณวงรอบขั้นล้ำลึก ซับซ้อน ที่อาจารย์ท่านไม่ได้สอนสั่ง

- Crandall Rule

- Least Squares (ใช็โปรแกรมประยุกต์ อาทิ Carlson Survey, MicroSurvey Star*NET ฯลฯ)

* ผู้เขียนนิยมคำนวณงานวงรอบด้วยวิธี Bowditch/Compass Rule เพื่อใช้ในงานสำรวจฯทั่วๆไป และนิยมใช้โปรแกรมประยุกต์ MicroSurvey Star*NET หรือ Control Networks Analysis สำหรับงานคำนวณวงรอบ/บรรจบ ชั้นสูง (งานสำรวจฯทางวิศวกรรม)

หลักเกณฑ์การตรวจสอบความถูกต้องของ งานวงรอบ (เข้าบรรจบ) 

มาตรฐานค่าความคลาดเคลื่อนของระยะบรรจบ (Misclosure) หลังจากการปรับแก้ค่าอะซิมัทแล้ว

• งานชั้นที่ 1     0.04√K หรือ 1:100,000
• งานชันที่ 2 

                   Class 1  0.08√K หรือ 1:50,000
                   Class 2  0.20√K หรือ 1:20,000

• งานชันที่ 3 

                   Class 1  0.40√K หรือ 1:10,000
                   Class 2  0.80√K หรือ 1:5,000

>> จากที่ได้ลำดับความ วิธีการสำรวจฯ และการคำนวณปรับแก้งานวงรอบข้างต้น...ผู้เขียนต้องการที่จะ ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการ 'ขยาย' หมุดควบคุมทางราบต่อเนื่องออกไป ซึ่งจะต้องอาศัยการสำรวจรังวัด และการคำนวณที่ถูกต้อง เพื่อให้ได้มาซึ่ง 'ค่าพิกัดประจำหมุดฯ' (งานสำรวจฯวงรอบแบบ 2D) ที่มีความคลาดเคลื่อนน้อยที่สุด และอยู่ในเกณฑ์ความถูกต้องที่ยอมรับได้ ตามมาตรฐานงานสำรวจรังวัดวงรอบ...อีกทั้งยังสามารถทำการตรวจสอบอ้างอิงกับหมุดควบคุมฯ อื่นๆได้

และถึงแม้ว่าในยุคสมัยข้างต้น ที่ผู้เขียนขอเรียกว่าเป็นยุค 'Manual' ที่ต้องทำการส่องเล็งอ่านด้วยสายตาตนเอง การจดบันทึกด้วยมือ การเดินเท้าลากสายเทปวัดระยะทาง ฯลฯ...ถึงกระนั้น งานสำรวจวงรอบ ที่เกิดจากระบบ 'Manual' ดังกล่าว ก็ยังสามารถจัดเข้าลำดับมาตรฐานงานสำรวจฯวงรอบได้

* ผู้เขียน เป็นพวกกลุ่มอนุรักษ์นิยม ที่แม้ว่าจะมีกล้องฯ Total station เอาไว้ใช้งานแทนกล้องฯ Theodolite...แต่...คราวใดที่ต้องการขยายหมุดควบคุมฯออกไป และเข้าบรรจบหมุดฯเป็นวงรอบ ผู้เขียนนิยมที่จะนำเอากล้องฯโททอล สเตชั่น มาอ่านค่ามุม 'เป็นชุดๆ' และคำนวณปรับแก้วงรอบ ตามหลักการข้างต้นเสมอ (ค่ามุมอะซิมัทของเส้นรังวัดจะ 'นิ่ง' มากกว่าการขยายหมุดควบคุมฯด้วยการรังวัดดาวเทียมด้วย GPS ในกรณีที่พื้นที่สำรวจฯมีขนาดไม่ใหญ่มากนัก)

* ในบางไซต์งานที่ต้องการความละเอียดสูงทางมุม ผู้เขียนมักจะนำกล้องธีโอโดไลท์ Wild T2 (รุ่นคุณปู่) ซึ่งมีความละเอียดทางมุม 0.5" ไปอ่านค่ามุม  แทนการใช้กล้องโททอล สเตชั่น ที่มีความละเอียดทางมุม 5.0"

    

* สำหรับท่าน ที่ยังคงใช้งานกล้อง 'ธีโอโดไลท์' ทั้งที่เป็นแบบ Manual รุ่นเก่า อาทิ ตระกูล Wild  T-Series ข้างต้น หรือจะเป็นรุ่นดิจิตอลในยุคปัจจุบัน...ผู้เขียน 'ขอคารวะ' ท่านด้วยใจ เพราะ...การที่จะใช้กล้องฯในกลุ่มนี้ได้อย่างถูกต้องสมบูรณ์...ท่านจะต้องเข้าใจหลักวิธีการ รวมถึงมีพื้นฐานความรู้ 'การคำนวณ' เป็นอย่างดี ซึ่งนับวันท่านเหล่านี้ จะหาได้ยากในบ้านเรา...

ซึ่งต่างจากผู้ใช้งานกล้องโททอล สเตชั่นในยุคนี้ ที่ชนชาวนักสำรวจฯบางกลุ่ม 'กดปุ่ม' เป็นอย่างเดียว หรือมีศัพท์สแลงของฝรั่งที่เรียกคนกลุ่มนี้ว่า "The Button Man" (TBM)

นิยาม: The Button Man (TBM) หมายถึง ช่างสำรวจรังวัดที่เก่งเรื่องงานสำรวจฯ ในหน้างานสนาม สามารถใช้เครื่องไม้ เครื่องมือสำรวจได้คล่องแคล่ว ดูแล้วมีความชำนาญในวิชาชีพ เป็นอย่างดี...แต่...เมื่อให้อธิบาย หรือบอกเล่าถึงวิธีการ หลักการคำนวณ หรือที่มา-ที่ไปของงานสำรวจฯที่ตนเองกำลังดำเนินอยู่...ปรากฏว่า 'ดับสนิท' ไม่รู้เรื่องอะไรเลย อธิบายอะไรไม่ได้ ซึ่งคำศัพท์ดังกล่าวของชาวฝรั่ง แปลเป็นภาษาของชาวสารขันธ์ได้ประมาณว่า 'คนที่ กดปุ่มเป็นอย่างเดียว'

ยุคนี้ ที่ดีกว่าเดิม?

>> ในยุคปัจจุบัน ที่มีความเจริญก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีงานสำรวจฯสมัยใหม่ ที่มีทั้ง Laser, Infrared, GPRS, GPS, Terrestrial Scanner, WiFi, Bluetooth ฯลฯ ถูกติดตั้งในอุปกรณ์สำรวจฯมาให้พร้อมสรรพ ซึ่งทำให้เครื่องมือสำรวจฯมีความถูกต้อง มีความแม่นยำสูงขึ้น และยังสามารถทำงานได้ในระบบอัติโนมัติในการส่องเล็ง ตลอดจนบันทึกข้อมูลสำรวจ ให้เสร็จสรรพ

จากกล้องฯ Theodolite + เทปวัดระยะทาง เปลี่ยนมาเป็นกล้องฯ Total station ที่สามารถรังวัดค่ามุม และระยะทางได้ในคราวเดียว อีกทั้งการวัดระยะทางด้วย EDM ในกล้องโททอล สเตชั่น จะให้ผลลัพธิ์ที่ 'ดีกว่ามาก' เมื่อเปรียบเทียบกับการวัดระยะทางด้วยการลากเทปวัดระยะ...แต่...ท่านทราบหรือไม่ว่า เมื่อต้องทำการสำรวจรังวัดวงรอบ...หลักและวิธีการเมื่อร้อยปีที่แล้วเป็นเช่นไร...การใช้งานกล้องฯ Total station รุ่นไฮเทคที่สุด ณ ปี พ.ศ. นี้ ก็ยังคงอาศัยหลัก และวิธีการเหล่านั้นเช่นเดียวกัน ในการทำการสำรวจฯ และคำนวณวงรอบ

คำถามมีอยู่ว่า: การมีเครื่องมือสำรวจฯในยุคปัจจุบัน ที่มีความถูกต้องแม่นยำสูง เอาไว้ใช้งาน...แต่ด้วยเหตุผลกลใด ทำไมผลงาน หรือข้อมูลสำรวจฯที่ได้มา (บางครั้ง) กลับมี 'ความคลาดเคลื่อนมากกว่า' การใช้เครื่องมือสำรวจ 'ยุคโบราณ' เสียอีก โดยเฉพาะงานสำรวจฯวงรอบ...มันเกิดอะไรขึ้น? คน? เครื่องมือ? ดินฟ้าอากาศ? เกิดอาเพศ อาถรรพ์?