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

บทความอ้างอิง: 

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

>> 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)

>> ในยุคสมัยที่ อุปกรณ์ที่มีความสามารถในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกได้ หรือที่เรียกว่า อุปกรณ์สำรวจรังวัดดาวเทียมด้วย GPS "ยังเดินทางมาไม่ถึง" สารขันธ์ประเทศของเรา ซึ่งในยุคดังกล่าว 'การขยายหมุดควบคุมฯ' เพิ่มเติมออกไป จะต้องทำการ "สำรวจฯวงรอบเท่านั้น" (ไม่มีทางเลือกเป็นอย่างอื่น)...ถ้าพื้นที่สำรวจฯวงรอบ เป็นพื้นที่ราบเรียบ เปิดโล่ง ทุ่งนา ก็โชคดีไป แต่ถ้าพื้นที่เป็นป่าทึบ ภูเขาสูงชัน...ทางเลือกเดียวที่ 'ต้องทำ' คือการถากถาง ตัดฟัน เคลียร์ทางสำหรับไลน์กล้องฯ เพื่อให้กล้องฯสามารถทำการส่องมองเห็นเป้าหมายได้อย่างชัดเจน

และถ้าตัวกล้องฯมี EDM ในการวัดระยะทางติดอยู่ด้วยก็ถือว่า 'ช่วยได้มากโข' แต่ถ้าตัวกล้องฯที่ไม่มีระบบ EDM ดังกล่าว...งาน+ เข้าไปอีก ในการลากเทปวัดระยะทาง ซึ่งถ้าเป็นระยะทางราบ ก็ยังพอถูไถไปได้...แต่ถ้าเป็นพื้นที่สูงชัน 'งานนี้มีปาดเหงื่อ' แถมตามมาด้วยความคลาดเคลื่อนจากการ 'ดุึง' เทปวัดระยะ ทั้งตึง ทั้งหย่อน ทั้งยาน ตกท้องช้าง ปัญหาสารพัด ฯลฯ

สำหรับงานกำหนดพิกัดตำแหน่ง (ทางราบ) ให้กับหมุดควบคุมฯแรกออกนั้น มีทางเลือกเพียงหนทางเดียวสำหรับพื้นที่ทุรกันดาร (ที่ไม่มีหมุดหลักฐานฯ อยู่ในบริเวณใกล้เคียง) นั่นคือต้องทำการ 'กำหนดค่าพิกัด/ระดับขึ้นมาเอง' (บ้างเรียกว่า 'หมุดฯลอย') หรือเรียกว่าการใช้ระบบพิกัดแบบ Local Grid สมมุติขึ้นมาเอง (จะกำหนดเป็น E 1000 N 5000 ก็สุดแท้แต่ ขอเพียงให้มีระยะทางครอบคลุมพื้นที่สำรวจฯ โดยไม่ให้ค่าพิกัดฉากมีค่าติดลบ (-) เป็นใช้ได้)

สำหรับหมุดฯอ้างอิง (หมุดฯลอย) 'ทิศทาง' (เด็กแนวยุคนี้ เรียกกันว่า หมุดฯ Back Sight O_O) จะทำการกำหนด/สร้างขึ้นมาเอง โดยมีระยะทางที่เหมาะสม เมื่อทำการเล็งแนวไปที่หมุดฯแรกออก และไม่จำเป็นที่จะต้องทำการกำหนดทิศทางอ้างอิง ให้อยู่ในแนวทิศเหนือ ของหมุดฯแรกออกอย่างที่หลายท่านเข้าใจ โดยสามารถที่จะกำหนดหมุดฯอ้างอิงดังกล่าว ให้อยู่ในทิศทางใดๆก็ได้

* ช่างรังวัดฯบางท่าน นิยมกำหนดทิศทาง (เล็งแนวด้วยเข็มทิศ ) ของหมุดฯอ้างอิง ให้อยู่ในแนวทิศเหนือของหมุดฯแรกออก เพื่อที่จะให้โครงงานสำรวจฯ ถูกอ้างอิงอยู่กับทิศเหนือ...'แต่ลืมคิดไปว่า' งานสำรวจฯวงรอบที่กำลังดำเนินการอยู่นั้น ถูกอ้างอิงให้อยู่ในระบบพิกัดฉาก 'สมมุติ' (ในระนาบ) ซึ่งนั่นคือ 'ทิศเหนือกริด' (เรียกมุมอ้างอิงทิศเหนือกริดว่า กริดอะซิมัท) และการนำเข็มทิศมาใช้ในการกำหนดทิศทางให้กับงานสำรวจนั้น จะทำให้โครงงานสำรวจฯ ถูกหมุน/บิดไปในทิศที่เรียกว่า 'ทิศเหนือแม่เหล็ก' (เรียกมุมอ้างอิงทิศเหนือแม่เหล็กว่า 'อะซิมัทแท้' แต่ไม่จริงแท้ 100% เพราะเป็นทิศเหนือที่ได้จากเข็มแม่เหล็ก ซึ่งยังมีความคลาดเคลื่อนอยู่มาก ในการชี้ทิศไปที่ตำแหน่งขั้วโลกเหนือที่แท้จริง) ...และนั่นคือ 'มุมเบี่ยงเบน' (Declination) ที่เกิดขึ้น ซึ่งต้องทำการปรับแก้กันต่อไปอีก โดยถ้าโครงงานสำรวจฯนั้น ต้องการปรับข้อมูลสำรวจฯ มาอยู่ในระบบ UTM อ้างอิงกับระบบพิกัดภูมิศาสตร์ (ทิศเหนือกริด UTM)

* ในยุคอดีต (ก่อนยุคสมัย GPS) ถ้าต้องการให้ค่าพิกัดของโครงงานฯอ้างอิงเข้าสู่ระบบพิกัดของโลก นิยมใช้วิธีกำหนดหมุดฯควบคุม (หมุดหลักฐานของโครงงานฯ) โดยการรังวัดค่าละติจูด และค่าลองจิจูด โดยอาศัยการวัดค่ามุมอะซิมัท จากดวงดาวเวลากลางคืนเพื่อกำหนดค่าละติจูด และการวัดมุมอะซิมัทของดวงอาทิตย์ เพื่อกำหนดค่าลองจิจูด

* สำหรับงานทางระดับ ในกรณีที่พื้นที่สำรวจอยู่ห่างไกล (มาก) จากหมุดฯ BM ที่ทราบค่า ค่าเริ่มต้นทางระดับจะถูกกำหนดโดยใช้ค่าสมมุติใดๆ เช่นเดียวกับการกำหนดค่าพิกัดเริ่มต้น 

* ในยุคอดีต ผู้เขียนเคยได้ยินว่านักสำรวจชาวต่างชาตินำเครื่องมือที่เรียกว่า Altimeter มากำหนดค่าระดับเริ่มต้นให้กับโครงงานฯ (ค่าระดับที่ได้ อยู่ในเกณฑ์ 'คร่าวๆ')

วิธีการสำรวจฯวงรอบข้างต้น ถือเป็นหลักวิธีปฏิบัติทั่วๆไปในหน้างานภาคสนามฯ ในยุคสมัยที่ยัง 'ไม่มี' อุปกรณ์กำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก หรืออุปกรณ์สำรวจรังวัดดาวเทียมด้วย GPS...และผลงานสำรวจฯวงรอบที่ได้จากวิธีการดังกล่าว (ใช้กล้องฯ) เมื่อปฎิบัติตามหลักเกณฑ์ และวิธีการสำรวจฯอย่างเคร่งครัดแล้ว...สามารถจัดลำดับอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานงานสำรวจฯวงรอบ ได้

เมื่อ...GPS ("ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก"...ศัพย์ราชบัณฑิตฯ) 

เดินทาง 'มาถึง' สารขันธ์ประเทศ 

>> ผู้เขียนไม่ทราบว่า หน่วยงานใดเป็นผู้ริเริ่มนำระบบการสำรวจรังวัดดาวเทียม GPS เข้ามาใช้ในสารขันธ์ประเทศเป็นเจ้าแรก แต่ขออนุญาติทายว่าน่าจะเป็น กรมแผนที่ทหารฯ เพราะว่าในปี พ.ศ. 2542 ผู้เขียนเห็นมีใช้กันแล้ว...และช่วงปี พ.ศ. 2545 เป็นช่วงปีที่ผู้เขียนพบเห็นว่าเครื่องมือสำรวจรังวัดดาวเทียม GPS ถูกนำมาใช้กันอย่างกว้างขวางใน บ.สำรวจฯใหญ่ๆ ทั่วไป ซึ่งราคาค่างวดในการจ้างมาทำหมุดหลักฐานฯ GPS ต่อ 1 หมุด คิดเป็นเงิน ก็อักโข (เกินหมื่น) ในยุคสมัยนั้น 

บางท่าน กล่าวว่าการมาถึงของเครื่องมือสำรวจรังวัดดาวเทียม GPS ทำให้งานสำรวจฯวงรอบ ล้มหายตายจากไป (ไม่จำเป็นต้องทำการสำรวจฯวงรอบให้เสียเวลา เสียอารมณ์) เพราะว่าการใช้ GPS ทำการวางหมุดฯวงรอบแทน จะใช้เวลาการสำรวจฯที่สั้นกว่า และมีความถูกต้อง แม่นยำมากกว่า...ผู้เขียนได้ยินคำพูดเหล่านี้บ่อยๆ ก็เออ ออ ห่อหมกไปตามเรื่อง...แต่ จากประสบการณ์ส่วนตัว...มันหาได้เป็นเช่นนั้นไม่ 

...ยุคสมัยนี้ ไม่จำเป็นต้องไปเสียเวลาตัดถางไลน์กล้องฯ เพื่อทำการสำรวจฯออกวงรอบ และเข้าบรรจบ และเสียเวลาทำการคำนวณวงรอบให้วุ่นวาย ขายปลาช่อน แค่เอา GPS ไปตั้ง สร้างจุด/หมุดฯ ควบคุม ใช้เวลาไม่นานนัก ก็ได้มาแล้ว ทั้งค่าพิกัด และค่าระดับ (หมุดฯคู่ ใช้ออกงานกล้องฯ)

ภาพแสดง การสร้างหมุดฯควบคุมด้วย GPS เพื่อใช้ออกงานกล้องฯ เพื่อเก็บตำแหน่ง 

(โดยไม่ต้องอาศัยงานสำรวจฯวงรอบ แบบปรกติ)

ผู้เขียน (ส่วนตัว) ขออนุญาติกล่าวว่า 'วิธีการข้างต้นนั้นเหมาะสม' กับงานสำรวจฯที่ต้องการความ 'ละเอียดต่ำ' เท่านั้น อาทิ งานสำรวจฯเส้นชั้นความสูง หรืองานสำรวจสภาพภูมิประเทศ/Topo (Interval 1 ม. ขึ้นไป) งานสำรวจฯลำน้ำ งานสำรวจสอบกองปริมาตรฯ เป็นต้น ซึ่งความละเอียดทางตำแหน่งในระดับ 5-10 ซม. ถือว่ายอมรับได้ (*ถ้ามุมอะซิมัท 'ไม่เหวี่ยง' มากนัก และอยู่ในเกณฑ์ยอมรับได้)

* งานสำรวจสภาพภูมิประเทศ (Topographic Survey)  ในปัจจุบัน...อุปกรณ์สำรวจรังวัดดาวเทียม GPS ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ถูกใช้เป็นอันดับแรก เพื่อสร้างหมุดฯควบคุม (เป็นคู่) และดำเนินการสำรวจฯต่อไปโดยการใช้กล้องฯสำรวจ ในพื้นที่เปิด หรือพื้นที่ปิด อาทิ พื้นที่ป่าเขา (หรือใช้อุปกรณ์สำรวจรังวัดดาวเทียม GPS ระบบ RTK ในพื้นที่เปิดโล่ง)

ผู้เขียนได้มีโอกาสศึกษา และทำการทดสอบ ตรวจหาความคลาดเคลื่อนของ 'หมุดฯวงรอบที่ทำการสำรวจฯด้วย GPS' อยู่หลายครั้ง ทั้งวงรอบขนาดใหญ่ และวงรอบขนาดเล็ก (ระยะทางต่อด้าน ไม่เกิน 100 ม.) โดยการเลือกหมุดฯ GPS คู่ออกงานกล้องฯ มาหนึ่งคู่ เพื่อกำหนดเป็นแนวเส้น Base line+อะซิมัท จากนั้นทำการสำรวจฯวงรอบด้วยกล้องฯธีโอโดไลท์ หรือกล้องโททอล สเตชั่น (อ่านหน้าซ้าย และหน้าขวา เป็นมุมชุด) โดยการรังวัดร้อยหมุดฯ GPS เข้าเป็นวงใหญ่ และวงเล็กซ้อนกัน เพื่อตรวจสอบ 'ผลรวมค่ามุมภายใน' ดังตัวอย่าง ภาพด้านล่าง

ภาพ แสดงการตรวจสอบ มุมวงรอบ ของหมุดฯ GPS

ผลการสำรวจที่ได้หลังจากการทดสอบเหล่านั้น มีทั้งวงรอบที่เข้าเกณฑ์ (ชั้น 3) และวงรอบที่ 'ตกเกณฑ์' มาตรฐาน...สิ่งที่ผู้เขียนได้ติดตามตรวจสอบอีกครั้ง นั่นคือการตรวจสอบ 'คุณภาพ' ของงานสำรวจฯ GPS ที่หมุดฯ หรือด้านที่มีปัญหา ซึ่งผู้เขียนพบว่า บางหมุดฯถูกตั้งอยู่ในมุมอับสัญญาณดาวเทียม และบางหมุดฯมีเวลาที่ทำการรับสัญญาณดาวเทียม สั้นเกินไป

* แต่บางวงรอบ ที่อยู่ในพื้นที่เปิดโล่ง สัญญาณดี ก็มีตรวจพบว่า 'ตกเกณฑ์' มาตรฐานงานวงรอบ เช่นกัน ??

ท่านทั้งหลาย ที่เกี่ยวดองหนองยุ่งอยู่กับงานสำรวจฯดาวเทียม GPS (การตั้งอ่านแบบ 'สถิต' หรือ Static) ต่างทราบเป็นอย่างดีว่า ภายหลังการ post processing ข้อมูลดาวเทียม และทำการ 'ปรับแก้ Loop วงรอบ GPS' แล้ว...ค่าพิกัดที่ได้จากการปรับแก้ จะแสดงค่า 'Error' ทางตำแหน่ง และระดับ ในระดับมิลลิเมตร/เซนติเมตร ซึ่งหมายความว่า ที่หมุดฯ หรือตำแหน่งที่ทำการสำรวจรังวัดมีความคลาดเคลื่อน ตามค่าดังกล่าว...ใช่หรือไม่??

<คลิกที่ภาพ เพื่อขยาย>

และ...ผู้เขียนเชื่อว่า ท่านทั้งหลายที่เคยเอากล้องฯ โททอล สเตชั่น หรือกล้องฯมุม ไปตั้งอ่านตรวจสอบระยะทาง และภาคทิศอะซิมัทระหว่างหมุดฯ GPS ทั้งสอง ต่างพบว่า...ค่า Error ที่เกิดขึ้นจากการตรวจสอบด้วยกล้องฯ ซึ่งมีความละเอียดกว่า มิได้เป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนที่แสดง หลังจากการ process ข้อมูล GPS??

* จากภาพข้างต้น แสดงค่า Error ของแต่ละหมุดฯ ในระดับ 'มิลลิเมตร' ภายหลังการ process ข้อมูล GPS...แต่เมื่อนำกล้องฯ ไปตั้งอ่านตรวจสอบค่ามุม และระยะทางระหว่างคู่หมุดฯดังกล่าว พบว่ามีคลาดเคลื่อน 3-5 ซม. ในแต่ละแกน โดยมีระยะทางการรังวัดระหว่างหมุดฯทั้ง 2 ห่างกันเพียงร้อยเมตร เท่านั้น (ความโค้งของผิวโลกไม่มีผลกระทบ)

ภาพ แสดงผลกระทบที่เกิดจากหมุดฯ GPS 2 หมุดฯ มีความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่ง

จากประสบการณ์นับจากอดีต ที่ถูกสอนสั่ง และได้ลงมือทำงานสำรวจฯวงรอบ และงานคำนวณวงรอบ ตั้งแต่ 'ยุคสมัยลากเทป' ทำให้ผู้เขียน เชื่อมั่นในกระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของงานสำรวจฯวงรอบด้วยกล้องฯ+EDM โดยอาศัยความสัมพันธ์ระหว่าง 'มุมและระยะทาง' เป็นไปตามหลักการทางเรขาคณิต สามารถตรวจสอบได้ 'มากกว่า' ความเชื่อมั่น ในหมุดฯวงรอบที่ได้จากการสำรวจฯ GPS (ณ พ.ศ. นี้) ซึ่งยังคงตรวจพบความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่ง (อ่านรายละเอียดเพิ่มเติม ในตอนที่ 3) 

* แต่...เมื่อพื้นที่สำรวจมีขนาดที่กว้างใหญ่ ซึ่งความโค้งของผิวโลกมีผลกระทบต่อระยะทางในแนวราบ การใช้กล้องฯ+EDM ทำการวัดระยะทาง จะเกิดความคลาดเคลื่อนสูง...ฉะนั้น การสำรวจฯโดยการใช้ GPS จะให้ผลสำรวจที่ถูกต้อง แม่นยำมากกว่า ในกรณีที่พื้นที่สำรวจมีขนาดใหญ่

>> ปัญหาที่ประสบพบเจอข้างต้น ในการใช้อุปกรณ์สำรวจรังวัดดาวเทียมด้วย GPS  ร่วมกับการใช้งานกล้องสำรวจฯ ที่ติดตั้งอุปกรณ์วัดระยะทาง (EDM)...ได้ 'ตกผลึก' เป็นองค์ความรู้ (ส่วนตัว) และเป็นสิ่งที่คอยย้ำเตือนผู้เขียนว่า งานสำรวจฯชนิดใด เหมาะสมกับวิธีการสำรวจฯอย่างไร (ติดตามอ่านได้ใน ตอนที่ 3)

>> ติดตามเรื่องราวงานสำรวจฯวงรอบ ได้ต่อไปในตอนที่ 3...และผู้เขียนขอทิ้งท้าย ภาพ ไว้ 1 ภาพ...ที่แทนความหมายของคำว่า 'ความคลาดเคลื่อน' ในการใช้กล้องมุม หรือกล้องโททอล สเตชั่น ร่วมกับหมุดฯ ที่ได้จากการสำรวจ GPS

* จุดตำแหน่งสีขาวที่กระจายกันอยู่ คือค่าความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่งที่ได้จากการสำรวจฯ GPS ซึ่งสามารถที่จะเป็นตำแหน่ง ณ จุดใดๆ ดังภาพข้างต้น...และถ้า 'จุดตำแหน่ง' มีความห่างจากจุดตำแหน่งพิกัดในอุดมคติ (ถูกต้องที่สุด) มากเท่าใด...ความคลาดเคลื่อนเชิงมุม และระยะทาง ของหมุดฯคู่ ก็จะเพิ่มมากขึ้นเป็นเงาตามตัว ...