Sunday 29 September 2013

Remote Sensing: งานสำรวจฯ แบบที่ไม่ต้องลงพื้นที่ ให้เมื่อยตุ้ม (นักสำรวจ นั่งหน้าคอมฯ)

>> ผู้เขียนขออนุญาติจับเอางานทางด้าน Remote Sensing ขึ้นมาปัดฝุ่น เพื่อปูพื้นฐานความรู้-ความเข้าใจ ศาสตร์ทางด้านการสำรวจรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) แบบพอสังเขป ก่อนที่บทความสาธิตขั้นตอน (แบบเจาะลึก) การใช้งานโปรแกรมประยุกต์ ในการทำงานกับตัวภาพถ่ายทางอากาศ หรือภาพถ่ายดาวเทียม ซึ่งจะถูกเขียนและเผยแพร่ สำหรับท่านผู้ศึกษา หรือผู้ที่สนใจศาสตร์งานทางด้านนี้ ในโอกาสถัดไป
* งานสำรวจฯ แบบที่ไม่ต้องลงพื้นที่ ให้เมื่อยตุ้ม หรือชนบางกลุ่ม เรียกบุคคลากรที่ทำงานทางด้านนี้ว่า 'นักสำรวจ หน้าคอมฯ' O_o
ชนชาว Remote Sensing (RS) แห่งสารขันธ์บ้านเรา ที่ต้องเกี่ยวดองหนองยุ่ง อยู่กับการแปลภาพถ่าย  หรือการจัดการกับตัวถ่ายทางอากาศ หรือจากภาพถ่ายดาวเทียม ซึ่งมีโปรแกรมประยุกต์ (ลิขสิทธิ์...ราคาหลายแสนบาท) ที่ถูกเลือกใช้หลักๆ อยู่ 4 โปรแกรม คือ
- ENVI
- Erdas Imagin
- PCI Geomatica
- ArcGIS (โปรแกรมจากค่ายยักษ์ใหญ่ ราคาแพง แต่มีผู้นำไปใช้งานทางด้าน Remote Sensing ไม่มากนัก?)
* โปรแกรมอื่นๆ ที่มีผู้ใช้จำนวนน้อย อาทิ IDRISI, Image Analyst, TNTmips ฯลฯ
* โปรแกรมฟรีแวร์ ที่มีความสามารถทางด้าน Remote Sensing อาทิ QGIS, Grass GIS, ILWIS ฯลฯ
โดยมีโปรแกรม ENVI และ Erdas Imagin ที่เป็น 2 โปรแกรมที่มีผู้ใช้งานมากที่สุด ส่วนโปรแกรมใดที่ใช้งานได้ดีกว่ากันนั้น บ้างก็ว่าโปรแกรม ENVI ใช้งานยาก และบ้างก็ว่า Erdas Imagin ใช้งานยากกว่า แต่เท่าที่ผู้เขียน (ส่วนตัว) ได้พบ ได้ซักถามบุคลลากรที่ทำงานทางด้านนี้...ผู้ใช้งานโปรแกรม Erdas Imagin น่าจะมีจำนวนมากกว่าผู้ใช้งานโปรแกรม ENVI ในอัตราส่วนประมาณ 60:40 (และผู้เขียนก็เป็นหนึ่งใน 40% นั้น และเป็นหนึ่งเสียงกระแอมเบาๆ ที่บอกว่า Erdas Imagin ใช้งานยากเด้อครับ -_- ")

ปฐมบท งานสำรวจรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing):
แรกเริ่มเดิมทีนั้น กระบวนการสำรวจรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) ถูกผนวกอยู่ในหมวดหนึ่งของกระบวนการผลิตแผนที่ หรือการแปลข้อมูลจากภาพถ่ายทางอากาศ ในยุคใช้ฟิล์มถ่ายภาพขาว-ดำ และภาพสีในยุคต่อมา (ยุคนั้นยังไม่มีข้อมูลเชิงเลข/ภาพถ่ายดาวเทียม) เพื่อการผลิตออกมาเป็นแผนที่ ซึ่งกระบวนการสำรวจรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) คือวิธีการตรวจสอบวิเคราะห์ (แปลความหมาย) จากภาพถ่ายทางอากาศ ว่าสิ่งที่ปรากฎอยู่ในภาพถ่ายฯนั้น 'คืออะไร' ไม่ว่าจะเป็น พื้นที่ทางการเกษตร ป่าไม้ ที่อยู่อาศัย ถนน แหล่งน้ำ ฯลฯ และมีความสัมพันธ์กับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์อย่างไร ทั้งจากการใช้ 'สายตา' (พิจารณาภาพถ่ายฯด้วยตาเปล่า) และการใช้โปรแกรมประยุกต์...โดยที่ตัวผู้วิเคราะห์ 'ไม่จำเป็น' ที่จะต้องเดินทางไปในพื้นที่ดังกล่าว เพื่อทำการสำรวจฯด้วยตนเอง
ในยุคต่อมา ได้มีการนำเอาภาพถ่ายดาวเทียม ในช่วงคลื่น (band) สีต่างๆ มาใช้ในกระบวนการ Remote Sensing เพื่อทำการแปลความหมายของสิ่งที่ปรากฎอยู่ในภาพถ่ายดาวเทียม โดยอาศัยความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ ที่มีการพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้ศาสตร์ทางด้านการสำรวจรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing) ได้รับการพัฒนาให้ก้าวหน้าขึ้นตามไปด้วย ซึ่งเทคโนโลยีล่าสุด ณ พ.ศ. นี้คือความสามารถในการตรวจสอบวิเคราะห์ข้อมูลจากการสแกนสภาพภูมิประเทศด้วยคลื่นเรดาร์ x band และ p band
* ภาพถ่ายดาวเทียม จำเป็นต้องอาศัย 'แสง' จากดวงอาทิตย์เป็นตัวสะท้อนภาพ และไม่สามารถส่องทะลุชั้นเมฆได้ (ในกรณีมีกลุ่มเมฆปกคลุม)
* ภาพสแกนด้วยช่วงคลื่นเรดาร์ อาศัยแหล่งกำเนิดคลื่นจากอุปกรณ์ที่ติดตั้งกับอากาศยาน ซึ่่งมีข้อดี นั่นคือสามารถทำการสำรวจในเวลากลางคืน หรือมีเมฆปกคลุมได้
ซึ่งแต่เดิมที่งานทาง Remote Sensing เคยถูกจำกัดอยู่ในเฉพาะกลุ่มงานเพื่อการผลิตแผนที่ ต่อมาได้ถูกปรับเปลี่ยนมาเป็นหน่วยงานที่มีหน้าที่บริหารจัดการกับตัวภาพถ่ายฯโดยเฉพาะ อาทิ การผลิตแผนที่จากภาพถ่ายดาวเทียม การแปลภาพถ่ายฯ เพื่อการติดตาม 'ความเปลี่ยนแปลง' ทางกายภาพของสิ่งที่ปรากฎอยู่ในภาพ ในช่วงเวลาต่างๆ รวมถึงการวิเคราะห์ตรวจสอบ และพยากรณ์คาดการณ์ ถึงสิ่งที่จะเกิดขึ้น หรือผลกระทบ บนสมมุติฐานต่างๆ
* ภาพถ่ายดาวเทียม ได้กลายมาเป็นเครื่องมือหลักในศาสตร์การศึกษาการสำรวจรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing) ในยุคปัจจุบัน
>> ในพื้นที่สำรวจขนาดเล็ก ผู้สำรวจสามารถทำการสำรวจสิ่งที่สนใจศึกษา อาทิ ขนาดเนื้อที่ จำนวน และตำแหน่งที่ตั้ง ด้วยตนเองได้...แต่ถ้าพื้นที่มีขนาดใหญ่ระดับอำเภอ หรือจังหวัด การทำการสำรวจด้วยวิธีการเดิม (ลงพื้นที่) จะทำให้เกิดการสิ้นเปลืองเวลา และงบประมาณเป็นอย่างมาก

ฉะนั้น ภาพถ่ายดาวเทียม จึงได้เข้ามามีบทบาทสำคัญสำหรับพื้นที่ๆมีขนาดใหญ่ โดยสามารถตอบโจทย์ในลักษณะเดียวกันที่ว่า สิ่งที่สนใจศึกษามีขนาดเท่าใด อยู่ที่ไหน มีจำนวนเท่าไหร่ และรวมถึงมีการเพิ่มขึ้น-ลดลง หรือถูกเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร เมื่อทำการเปรียบเทียบข้อมูลกับช่วงเวลาอื่นๆ ในพื้นที่เดียวกัน

สิ่งที่ปรากฎอยู่ในภาพถ่ายฯ:
>> ในกระบวนการตรวจสอบวิเคราะห์ข้อมูลด้วย Remote Sensing นั้น ประเด็นเรื่อง 'การจำแนกประเภทข้อมูล' และการสังเคราะห์ข้อมูลออกมาจากตัวภาพถ่ายฯ ถือว่าเป็น 'แก่นสาร' ของศาสตร์ทางด้านนี้โดยเฉพาะ โดยทำการวิเคราะห์ตรวจสอบว่า ข้อมูลที่ปรากฎอยู๋ในภาพถ่ายฯนั้นคืออะไร และจะสามารถสังเคราะห์ข้อมูลเหล่านั้น ออกมาจากตัวภาพถ่ายฯได้อย่างไร โดยให้มีความสัมพันธ์ และมีความถูกต้องใกล้เคียงมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลสำรวจจากพื้นที่จริง
โดยมี 'กุญแจสำคัญ' ที่ถูกนำมาใช้ในการจำแนกประเภทข้อมูล นั่นคือสเปกตรัม 'เฉดสี' ที่ได้จากการกำหนดช่วงคลื่นที่ระดับต่างๆให้กับตัวภาพถ่ายฯ โดยมีหลักการที่ว่า วัตถุ หรือสิ่งต่างๆ บนพื้นโลกแต่ละชนิด จะมีการดูดกลืนและสะท้อนพลังงานของช่วงคลื่นแตกต่างกันออกไป (การแสดงสี) ทำให้สามารถจะแนกประเภท 'กลุ่มสี' แทนสิ่งที่ปรากฎอยู่ในภาพถ่ายฯ ออกเป็นกลุ่มๆ ได้ อาทิ นาข้าว แม่น้ำลำคลอง หนองบึง ป่าไม้ เป็นต้น

การจำแนกประเภทข้อมูลจากภาพถ่ายฯ (Image Classification):
>> เป็นการตรวจสอบวิเคราะห์ และแบ่งแยกข้อมูล ที่มีคุณสมบัติการดูดกลืนช่วงคลื่น (แสง) เหมือนกัน ให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน (Class) และแบ่งแยกข้อมูล ที่มีคุณสมบัติการดูดกลืนช่วงคลื่น (แสง) ต่างๆกัน ออกเป็นกลุ่มๆ โดยมีวิธีการจำแนกประเภทข้อมูล ออกเป็น 2 วิธีการหลักคือ
1. การจำแนกข้อมูลแบบควบคุม (Supervised Classification): เป็นวิธีการจำแนกข้อมูลที่ต้องอาศัย 'สีของข้อมูลตัวอย่าง' เพื่อนำมาใช้เป็น 'ตัวแทน' ของข้อมูลในภาพถ่ายฯ ที่แสดงสีเหมือนกัน อาทิ การกำหนดให้สีของนาข้าวสีเหลืองอ่อน เป็นตัวแทนของนาข้าวในฤดูเก็บเกี่ยวทั้งหมด หรือการกำหนดให้สีน้ำเงิน เป็นตัวแทนของพื้นผิวที่เป็น 'น้ำ' ทั้งหมด 
* วิธีการจำแนกข้อมูลประเภทนี้ ผู้ทำการวิเคราะห์ต้องทราบ และเข้าใจถึงการเปลี่ยนแปลง 'สีของข้อมูลตัวอย่าง' ผันแปรไปตาม 'ช่วงเวลา' ที่ทำการถ่ายภาพฯ อาทิ ในพื้นที่ทำนาที่แสดงสีของข้อมูลพื้นที่ก่อนทำการปลูกข้าว (สีของดิน) สีของต้นข้าวก่อนออกรวง และสีของต้นข้าวในฤดูเก็บเกี่ยว ซึ่งจะแสดงสีแตกต่างกันไปตามช่วงเวลา

2. การจำแนกประเภทข้อมูลแบบไม่ควบคุม (Unsupervised Classification): เป็นวิธีการจำแนกข้อมูล โดยให้ข้อมูลแสดงเฉดสีได้อย่างอิสระ (อัติโนมัติ) โดยที่ผู้ทำการวิเคราะห์กำหนดจำนวนชั้นข้อมูล เพื่อให้ภาพถ่ายหลังการทำการจำแนกด้วยวิธีดังกล่าว แสดงจำนวนสี ตามที่ได้กำหนด
* วิธีการจำแนกข้อมูลประเภทนี้ เหมาะสำหรับผู้ทำการวิเคราะห์ ที่ไม่คุ้นเคยหรือทราบถึงลักษณะทางกายภาพของพื้นที่ในภาพถ่ายฯมาก่อน

>> วิธีการจำแนกประเภทข้อมูลจากภาพถ่ายฯ ทั้ง 2 ประเภทข้างต้น คือเรื่องหลัก (แก่นสาร) ที่สำคัญมากที่สุด ของกระบวนการสำรวจรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) ที่ผู้เขียนจะนำเสนอความรู้ดังกล่าวในโอกาสถัดไป


Sunday 15 September 2013

การสำรวจรังวัดค่า Latitude และค่า Longitude จากทางดาราศาสตร์ เพื่อกำหนดตำแหน่งภูมิศาสตร์ ให้กับหมุดหลักฐานฯ

บทความอ้างอิง: กรณีศึกษาการใช้งานระบบพิกัด Lao PDR 1997 (สปป.ลาว)
>> หลังจากบทความเรื่อง 'กรณีศึกษาการใช้งานระบบพิกัด Lao PDR 1997 (สปป.ลาว)' ได้ถูกเผยแพร่ออกไป ได้มีนักสำรวจฯชาวลาวท่านหนึ่ง ส่งอีเมล์เข้ามาสอบถามในประเด็นที่ว่า นักสำรวจฯชาวโซเวียต (เมื่อ พ.ศ. 2525) ที่เป็นผู้ทำการสำรวจรังวัด กำหนดตำแหน่งภูมิศาสตร์ให้กับหมุดหลักฐาน (ศูนย์กำเนิด) ณ บ้านหนองแตง แขวงกำแพงนครฯ สปป.ลาว โดยทำการสำรวจรังวัดจากดวงดาว หรือทางดาราศาสตร์ นั้น...เขามีวิธีการสำรวจฯ กำหนดค่าพิกัดภูมิศาสตร์ ให้กับหมุดฯได้อย่างไร

สุดสัปดาห์นี้ ผู้เขียนจึงขออนุญาติเขียนเป็นบทความเล่าแจ้งแถลงไข ถึงวิธีการสำรวจรังวัดทางดาราศาสตร์ เพื่อกำหนดตำแหน่งภูมิศาสตร์ด้วยค่าละติจูด และลองจิจูด ให้กับหมุดหลักฐาน ในบริบทที่ตัวผู้เขียนเอง 'ก็ไม่เคยมั่นใจ' (แบบมาตรฐาน 95%) ว่าวิธีการเหล่านี้ จะเป็นวิธีการที่ให้ความถูกต้องแม่นยำสูงทางตำแหน่ง เพราะเหตุว่าผู้เขียนเคยทำการทดลองสำรวจรังวัดดังกล่าวอยู่หลายครั้ง...แต่ได้ค่า Error ทางตำแหน่ง และทางมุม เกินกว่า 50 ม. ทุกครั้งไป -_- " (สงสัยผู้เขียน ฝีมือยังไม่ถึงขั้น)
หมายเหตุ: ผู้เขียนขออนุญาติข้ามผ่านการอธิบายความหมายของระบบพิกัดภูมิศาสตร์ แบบละติจูด และลองจิจูด หรือความหมายของเส้นโครงแผนที่ อาทิ เส้นเมอริเดียน, เส้น Equator หรือคำศัพท์พื้นฐานอื่นๆ อาทิ Equinox, Greenwich, Celestial Sphere ฯลฯ อันเป็นความรู้พื้นฐานทั่วไป ในวิชาแผนที่ฯ 

วิธีการ กำหนดตำแหน่งภูมิศาสตร์ให้กับหมุดหลักฐาน จากการสำรวจรังวัดทางดาราศาสตร์

การสำรวจรังวัดค่า Latitude (ความลับ 'ของซีกโลกเหนือ')

>> มีวิธีการสำรวจฯ 2 วิธี ที่นิยมใช้กันตั้งแต่ยุคอดีต จนถึงยุคปัจจุบัน คือ
1. การสำรวจรังวัดตำแหน่ง'ดาวเหนือ': เป็นวิธีการหาค่าละติจูด (ค่าพิกัดทางตำแหน่งในแนว เหนือ-ใต้) ที่ได้ค่าผลลัพธ์ดีกว่าวิธีอื่นๆ โดยอาศัยหลักการที่ว่า ค่าละติจูดของตัวผู้ทำการสำรวจ คือค่าผลต่างทางมุมระหว่างเส้นของฟ้า และตำแหน่งดาวเหนือ หมายความว่า เมื่อผู้สังเกตมองไปยังดาวตำแหน่งเหนือ ค่ามุมที่เริ่ม 'เงยขึ้น' จากเส้นขอบฟ้า (Horizon Line) ขึ้นไปหาตำแหน่งดาวเหนือในแนวดิ่ง...นั่นคือ 'ค่าละติจูด' ของผู้ทำการสำรวจฯ อาทิ เมื่อผู้ทำการสำรวจ ซึ่งอยู่ที่ จ.กรุงเทพมหานคร ทำการเล็งกล้องฯไปยังเส้นขอบฟ้า (0 องศา) และเงยกล้องฯขึ้นไปยังตำแหน่งดาวเหนือ อ่านค่ามุมเงยได้ 13* 42' 46" ค่ามุมที่อ่านได้นั่นคือ 'ค่าละติจูด' ของตำแหน่งที่กล้องฯตั้งอยู่
ในขณะเดียวกัน เมื่อผู้ทำการสำรวจ ซึ่งอยู่ที่เมืองโอเซโร ประเทศรัสเซีย (โซเวียต) ทำการเล็งกล้องฯไปยังเส้นขอบฟ้า (0 องศา) และเงยกล้องฯขึ้นไปยังตำแหน่งดาวเหนือ อ่านค่ามุมเงยได้ 74* 29' 39" ค่ามุมที่อ่านได้นั่นคือ 'ค่าละติจูด' ของตำแหน่งที่กล้องฯตั้งอยู่
* การสำรวจรังวัดตำแหน่งดาวเหนือ ใช้ได้เฉพาะในเขตเหนือเส้นศูนย์สูตร (Equator) หรือเขตซีกโลกเหนือขึ้นมาเท่านั้น

2. การสำรวจรังวัดตำแหน่งดวงอาทิตย์ในเวลา 'เที่ยงวัน' (หรือตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์อยู่ในตำแหน่งที่สูงที่สุด): เป็นวิธีการหาค่าละติจูด โดยการสำรวจรังวัดค่าผลต่างทางมุม (เงย) ระหว่างตำแหน่งดวงอาทิตย์ และเส้นขอบฟ้า เรียกว่า ค่าความสูงของดวงอาทิตย์ (Altitude)
เป็นที่ทราบกันดีว่า ในปีหนึ่งๆนั้น เราจะเห็นตำแหน่งของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ  (วัน/เดือน/ฤดูกาล) แต่แท้จริงแล้วดวงอาทิตย์โคจรอยู่กับที่ 'ไม่ได้เคลื่อนย้ายไปไหน' แต่ที่เราเห็นว่าดวงอาทิตย์มีการเคลื่อนที่ อาทิ ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกในตอนเช้า และดวงอาทิตย์ตกทางทิศตะวันตกในตอนเย็นนั้น เนื่องมาจากโลก 'หมุนรอบตัวเอง' และยังโคจรรอบดวงอาทิตย์ รวมถึงการเอียงของแกนโลกซึ่งทำมุมประมาณ 23.5 องศาเหนือ ถึง 23.5 องศาใต้ ซึ่งขึ้นอยู่กับแต่ละช่วงเวลา ของปี โดยมุมเบี่ยงเบนดังกล่าว เรียกว่า มุม Declination (ค่ามุมเอียงของโลก) ซึ่งสามารถทำการตรวจสอบหาค่า Declination ในแต่ละวัน ได้จากเว็บ >> http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/

สูตรการคำนวณหาค่าละติจูด จากดวงอาทิตย์
ค่าละติจูด = ค่ามุม Declination + (90* - ค่าความสูงของดวงอาทิตย์ Altitude)
ตัวอย่าง:
ณ ตำแหน่งการส่องกล้องสำรวจรังวัดดวงอาทิตย์ ตำแหน่งหนึ่ง อ่านค่ามุมเงยระหว่างเส้นขอบฟ้า และตำแหน่งของดวงอาทิตย์ใน 'เวลาเที่ยงวัน' ได้ 72* 30' 1" และในวันที่ทำการสำรวจฯดังกล่าว มีค่า Declination เท่ากับ 23* 21' 3"
แทนค่าตัวแปร ในสูตรจะได้ = 23* 21' 3" + (90* - 72* 30' 1")
หรือ = 23* 21' 3" + 17* 29' 59"
ดังนั้น ค่าละติจูด ณ ตำแหน่งของผู้สังเกตุการณ์ = 40* 51' 2"


การสำรวจรังวัดค่า Longitude (ความลับ 'ของค่าต่างเวลา')
>> ค่าลองจิจูด เป็นค่าพิกัดทางตำแหน่งในแนวตะวันออก-ตะวันตก ที่ถูกคิดค้นขึ้น 'ภายหลัง' การเกิดขึ้นของค่าละติจูด (การรังวัดตำแหน่งดาวเหนือ) ซึ่งค่าลองจิจูด ถือว่าเป็น 'ค่าพิกัดแห่งความลับ' ที่ไม่มีผู้ใดค้นพบ หรือมีวิธีการคำนวณหาค่าดังกล่าว มานานนับร้อยๆปี

ดังนั้น การเดินเรือในทะเลในสมัยโบราณ ต้องอาศัยเพียงแค่ 'ค่าละติจูดเท่านั้น' ในการบอก 'ตำแหน่ง' ในเส้นแนวเหนือ-ใต้ และเมื่อเดินทางในแนวเส้นเหนือ-ใต้ มาจนถึงค่าละติจูด ที่ต้องการแล้ว จึงค่อย 'หันหัวเรือ' ไปยังตำแหน่งของจุดหมาย ทางทิศตะวันออก-ตะวันตก (ค่อยๆไปทีละแกน)...โดยในยุคดังกล่าว การเดินทางออกจากจุดเริ่มต้น ไม่สามารถเดินเรือมุ่งตรงไปยังจุดหมายได้โดยตรง (เชิงเวกเตอร์) เพราะว่า "ยังไม่มีองค์ความรู้" ในการคำนวณหาค่า ''ลองจิจูด"
>> เป็นปัญหาที่คิดไม่ออก บอกไม่ถูก ว่าจะทำการคำนวณหาค่าพิกัดที่สามารถบอกตำแหน่งในแนวทิศตะวันออก-ตะวันตก ได้อย่างไร เพราะเหตุว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา แถมโลกยังหมุนรอบตัวเอง และยังหมุนโคจรรอบดวงอาทิตย์อีกด้วย (ดาวเหนือ ยังมีตำแหน่งคงที่ อยู่ตรงไหน ตรงนั้น)
นับร้อยๆปีต่อมา ภายหลังการเกิดขึ้นของ Chronometer หรือ 'นาฬิกา' ยุคแรกๆ และโดยอาศัยหลักคิดที่ว่า
- โลก หมุนรอบตนเอง ใช้เวลา 1 วัน หรือ 24 ชั่วโมง หมายความว่า
- โลกหมุนรอบตัวเอง หรือเปลี่ยนด้านเข้าหาดวงอาทิตย์ จากเวลาเที่ยงวัน จนถึงเวลาเที่ยงวันอีกครั้งหนึ่ง จะใช้เวลาเท่ากับ 24 ชั่วโมง หรือเปรียบเทียบเข้ากับทรงกลมของโลก ซึ่งมีรัศมีเท่ากับ 360 องศา ได้ว่า
- ในเวลา 1 ชั่วโมง โลกเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองได้ 15 องศา (หรือมองเห็นดวงอาทิตย์เปลี่ยนตำแหน่งไป 15 องศา ซึ่งจริงๆแล้ว ดวงอาทิตย์คงอยู่กับที่ แต่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ และหมุนรอบตนเอง) 
- ในเวลา 1 นาที โลกเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองได้ 15 ลิปดา (minute)
- หรือในเวลา 1 วินาที โลกเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองได้ 15 ฟิลิปดา (Second)
จากองค์ความรู้ข้างต้น ทำให้นักเดินเรือในยุคนั้น ได้นำค่าความต่างของเวลามาคำนวณหาค่าลองจิจูด โดยการใช้ Chronometer หรือนาฬิกา 2 เรือน โดยเรือนแรกนั้นให้เข็มเดินไปตามปรกติ เวลา ณ จุดเริ่มต้น หรือที่ท่าเรือที่เดินทางจากมา (Home port time) และนาฬิกาอีกเรือนนั้น ให้ทำการ Reset เวลา ณ เวลาเที่ยงวันของทุกวัน ด้วยเหตุว่า เรือมีการเคลื่อนที่อยู่ทุกวัน ในแนวทิศตะวันออก-ตะวันตก (และอาจรวมถึงในแนวเหนือ-ใต้) นั่นหมายความว่า เวลาที่ดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางท้องฟ้านั้น จะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสถานที่บนโลก และการคำนวณหาค่าลองจิจูด สามารถคำนวณได้จาก 'ความต่าง' ของเวลา เมื่อนำ Chronometer หรือนาฬิกา 2 เรือน  มาเปรียบเทียบเวลากัน
* แต่วิธีการหาค่าลองจิจูด ในยุคแรกๆนั้น มีข้อจำกัดในเรื่องคุณภาพของ Chronometer ที่บางครั้ง ก็หยุดทำงานเอาดื้อๆ หรือเดินไม่เที่ยงตรง ซึ่งส่งผลให้การคำนวณหาค่าลองจิจูด มีความคลาดเคลื่อน

>> ได้มีความพยายาม ที่จะศึกษาดวงดาวเพื่อนบ้านเรือนเคียง อาทิ การเคลื่อนที่ของ 'ดวงจันทร์' มาช่วยในการคำนวณหาค่าลองจิจูด แต่ก็พบว่า 'เป็นไปไม่ได้' เพราะว่าดวงจันทร์ มีอัตราการโคจรรอบโลกใกล้เคียงกับโลกมาก (ใช้เวลา 27.3 วัน) แถมยังมีข้างขึ้น-ข้างแรม ที่ทำให้รูปร่างของดวงจันทร์ไม่เหมือนกันในแต่ละคืน
ต่อมา ได้มีการค้นพบการคำนวณหาค่าลองจิจูดจาก 'จันทรคราส' (กบกินเดือน) โดยอาศัยหลักการของความต่างเวลา 2 สถานที่ เมื่อช่วงเวลาที่เกิดเงาของโลกทาบลง (ฉาย) ที่ดวงจันทร์ (กบกินเดือน) ยกตัวอย่าง อาทิ นาย ก อยู่ที่ตำแหน่ง A ได้สังเกตุเห็นเงาของโลกเริ่มเข้าบดบังดวงจันทร์เมื่อเวลา 19.00 น. และนาย ข ซึ่งอยู่ที่ตำแหน่ง B ได้สังเกตุเห็นเงาของโลกเริ่มเข้าบดบังดวงจันทร์เมื่อเวลา 20.00 น. หมายความว่า ตำแหน่งที่นาย ก อยู่ ห่างออกไปทางทิศตะวันออก ของนาย ข โดยมีค่าลองจิจูด ของนาย ข + 15 องศา จึงจะเท่ากับค่าลองจิจูดของนาย ก ที่ตำแหน่ง A
* 1 ชั่วโมง โลกหมุนเคลื่อนที่ไปได้ 15 องศา (หรือ โลกหมุนเคลื่อนที่ไป 1 องศา ทุกๆ 4 นาที)
* วิธีการคำนวณหาค่าลองจิจูด ได้จาก 'จันทรคราส' ข้างต้น ยังคงมีข้อจำกัด (มาก) ในเรื่องจำนวนครั้งของการเกิดจันทรคราส ต่อปี ฉะนั้นจึงเป็นอุปสรรคต่อผู้ทำการสำรวจ (รอคอยการเกิดจันทรคราส) 
* วิธีการคำนวณหาค่าลองจิจูด ได้จาก 'คราส' ของดวงดาวอื่นๆ อาทิ ดาวพฤหัส ยังมีข้อจำกัดเช่นเดียวกับจันทรคราส นั่นคือ จำนวนการเกิด 'คราส' ในแต่ละปี ที่มีจำนวนน้อยครั้ง


"ลองจิจูด คือ 'ค่าเวลา' ที่โลกใช้ในการหมุนรอบตัวเอง" (เส้นผมบังภูเขา)
>> เป็นความลับ ที่ดำมืด มาเนิ่นนานนับร้อยๆปี ว่าจะมีวิธีการคำนวณหาค่าลองจิจูด ที่ถูกต้องมากที่สุดได้อย่างไร...จนในที่สุดเมื่อมีผู้ประดิษฐ์นาฬิกา (แบบเข็ม 12 ชั่วโมง) ที่เดินได้เที่ยงตรงขึ้นมา และนั่นคือจุดเริ่มต้นของการไขปริศนาความลับ ของความถูกต้องในการคำนวณหาค่าลองจิจูด เมื่อมีตัวแปร;
1. นาฬิกา ที่บอกความละเอียดได้ในหน่วยวินาที
2. ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ณ ตอนเทียงวัน หรือ ณ ตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์ทำมุมตั้งฉากกับพื้นผิวโลก มากที่สุด
3. องค์ความรู้ที่ว่า โลกหมุนรอบตัวเอง (ตามเข็มนาฬิกา) และหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ เมื่อโลกหมุนเคลื่อนที่ผ่านดวงอาทิตย์ (ซึ่งอยู่กับที่) ไปได้ 1 ชั่วโมง เท่ากับว่า โลกหมุนเคลื่อนที่ไปได้ 15 องศา
ก่อนที่จะมีการกำหนดมาตรฐานเวลาที่เมืองกรีนิช ประเทศอังกฤษ (และกำหนดแนวเส้น Prime Meridian) นั้น การบอกค่าตำแหน่งลองจิจูด เป็นเพียงการอ้างอิงค่าลองจิจูดสมมุติ ระหว่างตำแหน่ง 2 ตำแหน่ง โดยเปรียบเทียบจากเวลา ยกตัวอย่างเช่น นาย ก อยู่ที่ตำแหน่ง A ซึ่งสมมุติค่าลองจิจูดเป็น 50 องศา และ นาย ก ดูนาฬิกาบอกเวลา ได้ 9.00 A.M. จากนั้นนาย ก ได้โทรศัพท์ไปหา นาย ข ซึ่งอยู่ที่ตำแหน่ง B ทันทีทันใด เพื่อถามเวลา และนาย ข ได้ตอบว่า ตำแหน่งที่นาย ข อยู่ อ่านเวลาได้ 8.30 A.M...นั่นหมายความว่า ตำแหน่งของนาย ข อยู่ทางตะวันตก (เวลาเดินช้ากว่า) ของตำแหน่งนาย ก โดยที่ตำแหน่งนาย ข มีค่าลองจิจูดเท่ากับ 42 องศา 30 ลิปดา 
* สมัยที่ยังไม่มีการใช้โทรศัพท์ในการติดต่อสื่อสาร วิธีที่ถูกนำมาใช้ในการหาค่าความต่างของเวลาของแต่ละสถานที่ นั่นคือการ 'สำรวจรังวัดดวงอาทิตย์ ณ ตำแหน่งสูงสุด' ของแต่ละสถานที่ และทำการบันทึกเวลา
* ประเทศสารขันธ์ ซึ่งมีตำแหน่งอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรขึ้นมาทางเหนือเล็กน้อยนั้น จะมองเห็นดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงวัน 'เกือบ' ตรงศีรษะ แต่ในขณะเดียวกัน คนที่ประเทศรัสเซีย จะมองเห็นดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงวัน ทำมุมประมาณ 45 องศา กับเส้นขอบฟ้า
>> ต่อมา ได้มีการกำหนดแนวเส้นมาตรฐาน Prime Meridian (ลองจิจูดมีค่า 0 องศา) ที่เมืองกรีนิช ประเทศอังกฤษ ซึ่งได้ทำให้เกิดช่วงเขตเวลาไปตาม แนวเส้นลองจิจูด (+/-)
* เมื่อมีตำแหน่งลองจิจูดอ้างอิง 0 องศา ที่เมืองกรีนิชแล้ว สามารถทำการคำนวณหาค่าลองจิจูด ของแต่ละตำแหน่งบนโลก ได้จากการเปรียบเทียบเวลาท้องถิ่น กับเวลาที่มาตรฐานที่เมืองกรีนิช
* ประเทศสารขันธ์ใช้แนวเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก เป็นเส้นลองจิจูด (เมอริเดียน) หลัก ซึ่งมีเวลาที่เร็วกว่า เวลาที่เมืองกรีนิช 7 ชั่วโมง นั่นหมายความว่า มีค่าลองจิจูด คือ 7x15 = 105 องศาตะวันออก  และสำหรับการหาค่าลองจิจูดที่ ตำแหน่งอื่นๆในประเทศ ให้ใช้การบันทึกเวลา เมื่อเวลาเที่ยงตรง (ดวงอาทิตย์อยู่ ณ ตำแหน่งสูงที่สุด) เปรียบเทียบเวลาเร็ว-ช้า กว่า เวลาที่เส้นลองจิจูด (เมอริเดียน) หลักลากผ่าน

แล้วจะหาตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์อยู่ ณ ตำแหน่งสูงที่สุด ได้อย่างไร?
>> ในประเทศที่มีค่าละติจูด อยู่สูงกว่าเส้นศูนย์สูตร (Equator) มากๆ อย่างกลุ่มประเทศในยุโรป สามารถใช้กล้องวัดมุม (+เลนส์ทึบแสง) ส่องไปยังดวงอาทิตย์ได้โดยตรง เพื่อทำการวัดตำแหน่งของดวงอาทิตย์พร้อมทั้งบันทึกเวลา (ทุกๆ 5-10 นาที) เพื่อหาตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์ทำมุมตั้งฉากกับพื้นผิวโลก มากที่สุด

สำหรับสารขันธ์ประเทศของเรา ซึ่งตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ฉะนั้นเราจึงสามารถมองเห็นดวงอาทิตย์ทำมุมใกล้เคียงกับมุม Zenith โดยในฤดูร้อน เราจะสังเกตุเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก ที่ขอบฟ้าทางทิศเหนือ  และในฤดูหนาว จะสังเกตุเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก ที่ขอบฟ้าทางทิศใต้

ในกรณีที่ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ (เวลาเที่ยงวัน) อยู่ตรงหรือใกล้เคียงกับศรีษะพอดี ซึ่งไม่สามารถใช้กล้องฯวัดมุมดวงอาทิตย์ได้...วิธีการที่ถูกนำมาใช้แก้ปัญหาข้างต้น คือการใช้วิธีวัดความยาวของ 'เงา' จากแท่งไม้พร้อมทั้งบันทึกเวลา โดยความยาวของเงา 'ที่สั้นที่สุด' คือตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์อยู่ในตำแหน่งที่สูงที่สุด+บันทึกเวลา
ตัวอย่าง: ทำการวัดลองจิจูด ที่บ้านหนองนาขาม จ.อุดรธานี โดยทำการพล๊อตตำแหน่ง 'ที่ปลาย' เงาแท่งไม้ทุกๆ 10 นาที ตามภาพข้างต้น ซึ่งปรากฎว่า ณ เวลา 12:15 P.M. คือเวลาที่เงาของแท่งไม้ มีความยาว 'สั้นที่สุด' 
* ประเทศสารขันธ์ ถือเอาเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก เป็นแนวเส้นลองจิจูด (เมอริเดียน) หลัก และถือเอาเวลา 12:00 น. ของแนวเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก (เมอริเดียน) หลัก เป็นเวลาที่ใช้ในการเปรียบเทียบ 
* นาฬิกาที่ใช้ในการจับเวลา ต้องเดินเที่ยงตรง และถูกสอบเวลา (ตั้งค่า) ตามเวลามาตรฐานของประเทศ

จากโจทย์ข้างต้น จะพบว่าเวลาที่ดวงอาทิตย์ทำมุมสูงสุดจากพื้นโลกนั้น มีค่ามากกว่าเวลามาตรฐานที่แนวเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก โดยเกินมา 15 นาที นั่นหมายความว่า
- ตำแหน่งที่ทำการสำรวจฯ อยู่ทางทิศตะวันตกของ แนวเส้นลองจิจูดอ้างอิง (105 องศา) เพราะว่าเวลาเที่ยงวัน (ดวงอาทิตย์ทำมุมสูงสุด) มีค่าช้ากว่า
- 15 นาที ที่เกินมา มีค่าเท่ากับ 15 x15=125 ลิปดา หรือเท่ากับ 2 องศา 5 ลิปดา
จะได้ว่า 105* - 2* 5' = 102* 55' 00'' คือ ค่าลองจิจูด ของตำแหน่งผู้ทำการสำรวจฯ
* หรือ ถ้าสามารถโทรศัพท์ไปสอบถาม 'เวลา' เพื่อนที่อยู่เมืองกรีนิช ประเทศอังกฤษ ว่าที่นั่นเป็นเวลาเท่าไรแล้ว ทันทีที่เราจับเวลาที่ตำแหน่งที่เราอยู่ได้ 12:15 P.M...เวลาที่ต่างกันทั้ง 2 สถานที่ สามารถที่จะนำมาคำนวณหาค่าลองจิจูดได้ ด้วยหลักการคำนวณข้างต้น

>> ย้อนกลับมาที่คำถามที่ว่า แล้วนักสำรวจฯชาวโซเวียต เมื่อกว่า 30 ปีที่แล้วนั้น ใช้วิธีการใด? ในการกำหนดค่า ละติจูด และลองจิจูด ให้กับหมุดหลักฐาน (ศูนย์กำเนิด) ณ บ้านหนองแตง แขวงกำแพงนครฯ สปป.ลาว

ผู้เขียน เคยได้ยินมาว่าการสำรวจรังวัดทางดาราศาสตร์ครั้งนั้น 'ใช้การยึดโยง หรือถ่ายทอด' อ้างอิงมาจากการสำรวจรังวัดทางดาราศาสตร์จากโซเวียต (รัสเซีย) ฉะนั้น ผู้เขียน (ส่วนตัว) อยากจะเชื่อว่า...

การคำนวณหาค่า ลองจิจูด: ผู้เขียนคิดว่า ผู้ทำการสำรวจฯน่าจะใช้วิธีการเปรียบเทียบเวลาท้องถิ่น (ที่หมุดฯบ้านหนองแตง) กับเวลาอ้างอิงที่ตำแหน่ง หรือหมุดฯที่ตั้งอยู่ที่โซเวียต โดยการสำรวจรังวัดตำแหน่งดวงอาทิตย์ ที่ทำมุมตั้งฉากกับพื้นโลกมากที่สุด 
* เมื่อ 30 ปีที่แล้วได้มีกล้องวัดมุม Theodolite ถูกผลิตเพื่อการจำหน่ายหลายรุ่น หลายยี่ห้อ ซึ่งสามารถนำมาทำการสำรวจรังวัดตำแหน่งของดวงอาทิตย์ได้ถูกต้อง แม่นยำกว่าวิธีการ 'วัดเงา' ดวงอาทิตย์

การคำนวณหาค่า ละติจูด: ผู้เขียนเคยเดินทางไปที่บ้านหนองแตง 2 ครั้ง ซึ่งบริเวณพื้นที่ดังกล่าวมีแต่ 'ทุ่งนา' ราบเรียบ โล่ง และนั่นอาจจะเป็นเหตุผล ที่ผู้ทำการสำรวจฯ เลือกสถานที่ดังกล่าว เป็นที่ตั้งหมุดหลักฐาน (ศูนย์กำเนิด) ของประเทศ และนั่นหมายความว่า (ความเชื่อส่วนตัว) ผู้ทำการสำรวจฯได้ใช้วิธีการสำรวจรังวัด 'ตำแหน่งดาวเหนือ' เพื่อเปรียบเทียบผลต่างทางมุม กับเส้นขอบฟ้า
* ยังมีวิธีการหาค่า ละติจูด และลองจิจูดอีกหลายวิธี (ไม่เป็นที่นิยม) โดยอาศัยหลักการทางเรขาคณิต อาทิ
- การหาค่าละติจูด เมื่อทราบระทางระหว่างโลก และดวงจันทร์
- การหาค่าละติจูด จากค่ามุมที่เปลี่ยนแปลงไป ระหว่างดวงจันทร์ และดาวพุทธ
- การหาค่าลองจิจูด (นักเดินเรือ) ด้วยการรักษาความเร็วของเร็วของเรือให้คงที่ โดยเปรียบเทียบกับเวลา และต้องเดินทางอยู่ในทิศทางที่กำหนดเท่านั้น
- อื่นๆ

Author supported to Thai Topo and Land Surveyors United

Friday 6 September 2013

เก็บตกภาพบรรยากาศ งาน GIS Beyond Mapping ครั้งที่ 18 ณ ศูนย์ประชุมสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์

>> งานรวมพลคนทำงานทางด้าน GIS ซึ่งจัดขึ้นเป็นประจำทุกๆปี โดยในปีนี้ ผู้เขียนได้มีโอกาสเข้าไปเป็นผู้เข้าร่วมประชุม สุมหัวกับเขาด้วย และได้เก็บภาพบรรยากาศของงาน มาฝากกันครับ ^^"

ลงทะเบียน ผู้เข้าร่วมประชุม (คนเยอะมากกก)
<คลิกที่ภาพเพื่อขยาย>

บรรยากาศในห้องประชุม

ส่วนของงาน Exhibition

Garmin ค่ายยักษ์ใหญ่ ทางด้านอุปกรณ์นำทาง 
นาฬิกาข้อมือ มีออปชั่น GPS 

แผนที่เส้นทาง Base Map ต้องยกให้พี่ใหญ่ NOSTRA

Drone ทำแผนที่ทางอากาศ (พื้นที่สำรวจไม่กว้างมากนัก)

General Pics.


>> ผู้เขียน มาหยุดอยู่ที่บูทของ Leica อยู่นาน สองนาน สนทนา วิสาสะเรื่องงานสำรวจฯกับเจ้าหน้าที่ประจำบูท  โดยเฉพาะกล้องฯ Leica รุ่นใหม่ๆ...เขาไปถึงไหนกันแล้ว

Leica Scanner 360 องศา (อย่าไปถามราคาให้เสียเวลา...แพงระยับ!)

ราคาแพงระยับ ต้องมาพร้อมกับจอสัมผัส (เขาว่างั้น?)

ต้องตัวนี้ครับ MS50 มีออปชั่น Scanner หน้ากล้องฯด้วย ราคาไม่แพง (2.8 ล้านบาท)

>> โดยสรุปในภาพรวมแล้ว งานสัมนาในครั้งนี้ มุ่งเน้นไปที่การนำเสนอเทคโนโลยีใหม่ๆ ของตัวโปรแกรม Arc GIS 10.2 ในการจัดการ และบูรณาการแผนที่เข้ากับ องค์ประกอบอื่นๆในหลายมิติ ทั้งเชิงเศรษศาสตร์ และเชิงสังคม ฯลฯ...เยี่ยมครับ!

Author supported to Thai Topo and Land Surveyors United