ระบบ Tilt Compensation Ep.3 (กล้องฯ Total Station 'สายเอียง')

บทความอ้างอิง;
>> ระบบ Tilt Compensation ในกล้อง Total Station Ep.1 (การทดสอบด้วยตนเอง)
>> ระบบ Tilt Compensation ในกล้อง Total Station Ep.2 ('สายเอียง' แล้วงัย ใครแคร์?)

ย้อนความ:
>> วิธีการปรับตั้งระดับลูกน้ำตาไก่/ฟองกลม-ฟองยาว (หรือแม้แต่ ระดับน้ำแบบ 'เขาควาย' ในยุคของผู้เขียนสมัยยังเป็นนิสิต) ถือเป็นบทเรียนบทแรกๆ ที่ชาวเรา (สายงานสำรวจรังวัด) ต้องได้เรียนรู้ปูพื้นฐานให้ 'เป็น' เพื่อที่จะสามารถปรับตั้งระดับของตัวกล้องสำรวจฯ 'ให้ได้ระดับ' ก่อนที่จะทำการสำรวจรังวัดทุกครั้ง...ขั้นตอนดังกล่าวคือ 'ทักษะพื้นฐาน' ที่สำคัญ ที่จะละเลยเพิกเฉยไปเสียมิได้ และชาวเรา (สายงานสำรวจรังวัด) ต่างก็พากันยึดมั่น ถือมั่น ในแนวทางเช่นนั้น...มาช้านาน

จนกระทั่งเมื่อราวๆ 10 กว่าปีก่อน ผู้เขียนได้พบเห็น 'วิธีการที่แตกต่าง' นั่นคือการตั้งกล้องฯ Total station แบบ 'เอียงๆ' แต่สามารถทำการสำรวจรังวัดได้ตามปกติ ซึ่งวิธีการดังกล่าว มันเป็นวิธีการที่ดู 'แหกกฎ' แหกสิ่งที่ชาวเราเคยเชื่อ เคยยึดถือ และปฎิบัติสืบต่อกันมายาวนาน

มันจะทำการรังวัดได้อย่างไร? เมื่อตัวกล้องฯไม่ได้ระดับ แกนกล้องฯในแนวราบไม่ขนานกับพื้นโลก ซึ่งแน่นอนว่าเมื่อทำการปิดระบบ Tilt:OFF แล้ว ตัวกล้องฯนั้นยังสามารถทำการรังวัดอ่านค่าต่างๆได้ในสภาวะที่ตัวกล้องฯไม่ได้ระดับ แต่ 'ข้อมูลสำรวจฯมันใช้ไม่ได้' และผู้เขียนได้เคยทำการทดลองทำตาม ตรวจสอบดูแล้ว...เหลว

แม้กระทั่ง การใช้วิธีการสำรวจฯแบบ Resection...ตั้งกล้องฯแบบเอียงๆ โดยการปิดระบบ Tilt:OFF แล้วใช้โหมด Resection ที่มีอยู่ในตัวกล้องฯ ทำการส่องเล็งไปยังตำแหน่ง Control Target ต่างๆ และทำการตรวจสอบค่า Error ที่หน้าจอของกล้องฯ ปรากฎว่าดีเยี่ยม?...ป่าวเลย เละเทะยิ่งกว่าเดิม!

อาการหัวเราะขำขัน ออกแนวดูแคลน เกิดขึ้นในหลายวงสนทนาในกลุ่มมิตรสหายนักสำรวจฯ ด้วยว่ามันคือเรื่อง 'มั่วนิ่ม' เรื่องไม่จริง, Fake Act. และเป็นไปไม่ได้ รวมไปถึงการได้นำเอาประเด็นดังกล่าวไปถามผู้รู้ กูรูหลายท่าน ซึ่งก็ได้คำตอบ ออกมาในโทนเสียงเดียวกัน นั่นคือ 'ทำไม่ได้'

การที่ผู้เขียนถูกฉายภาพ 'ซ้ำ' ในเรื่อง 'วิธีการตั้งกล้องฯไม่ได้ระดับ หรือเกิดความเอียง' ในอีก 2-3 เหตุการณ์ แบบต่างกรรมต่างวาระ ได้ 'กระตุก' ต่อมความสงสัย ให้ต้องคิดไตร่ตรองมากยิ่งขึ้น...จนในที่สุด ได้มีชาวต่างชาติท่านหนึ่ง ได้ชี้ 'ทางสว่าง' ให้กับผู้เขียนว่า 'มันเป็นไปได้' และถือเป็นเรื่อง 'ปกติสามัญ' ในงานสำรวจฯด้วยกล้องฯ 3D สแกนเนอร์ ที่สามารถจะทำการตั้งกล้องฯให้ 'ไม่ได้ระดับ' ก็สามารถทำงานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อมีตัว Control Target Sheet (หรือในรูปทรงต่างๆ) ได้ถูกทำการสำรวจฯ (ในแนวระนาบ) และติดตั้งในพื้นที่สำรวจฯไว้ให้ก่อนแล้ว

ภาพตัวอย่าง ตำแหน่งควบคุมทางราบ-ทางดิ่ง A ถึง F

(ถูกสำรวจรังวัดในแนวระนาบ ปกติ)

โดยอาศัยหลักการ Registration/Transformation ข้อมูลค่าพิกัดจาก 'ระบบหนึ่งไปยังระบบหนึ่ง' รวมไปถึงการสอบเทียบค่า Residual ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการ Registration/Transformation ซึ่งกระบวนการดังกล่าว ถือเป็นองค์ความรู้พื้นฐาน (เก่าแก่) อย่างหนึ่งในศาสตร์ด้านงานแผนที่ ที่ว่าด้วยเรื่องการ 'แปลงระบบพิกัด' โดยมีสมการการคำนวณ (นิยม) ในการแปลงค่าระบบพิกัดเหล่านี้ ได้แก่สมการคำนวณของ Helmert และสมการของ Affine

Credited: www.slideserve.com

ภาพตัวอย่าง แสดงสมการคำนวณ การแปลงระบบพิกัด ในระนาบ 2 มิติ

(แสดงการหมุน/Rotate ตำแหน่งแกนราบจาก y ไปที่ y')

ภาพตัวอย่าง แสดงสมการคำนวณการแปลงระบบพิกัด ในระบบ 3 มิติ

(แสดงการหมุน/Rotate และย้าย/Translate จากระบบพิกัดเดิม ไปที่ระบบพิกัดใหม่)

>> สมการ การแปลงระบบพิกัดข้างต้นนั้น ถูกคิดค้นขึ้นมาตั้งแต่เมื่อสมัย 100+ ปีที่แล้ว แต่สามารถพบเห็นได้อย่าง 'ดาษดื่น' ในโปรแกรมประยุกต์สายงานสำรวจฯ และงานแผนที่ทั่วไป ในยุคปัจจุบัน อาทิ สาย CAD, 3D Terrestrial Scanner, Drone/Camera mapping, GIS ฯลฯ ล้วนต่างมีออปชั่นโมดูล Registration/Transformation อยู่ในตัวโปรแกรมฯแล้วทั้งสิ้น แต่ผู้คนส่วนใหญ่มักจะ 'ไม่ค่อยได้ใช้งาน' หรือมองผ่านเลยไป ด้วยอาจจะมองว่า มันคือการแปลงระบบพิกัด จากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง ซึ่งชาวเรา (สายงานสำรวจฯ) 'ส่วนใหญ่' ก็มิได้มีความจำเป็นที่จะต้องทำการ แปลงระบบพิกัดกันบ่อยนัก เนื่องด้วยโครงงานสำรวจฯส่วนใหญ่ในสารขัณฑ์ประเทศชาวเรา มักจะทำการ 'กำหนด' ระบบพิกัดอ้างอิง Local (สมมุติ), Indian-1975 หรือ WGS-84 ที่ต้องใช้สำหรับโครงการสำรวจฯ ไว้แล้วนั่นเอง

* แต่ สายงานการผลิตแผนที่ ด้วยวิธีการทาง Aerial Photogrammetry (และ Drone Mapping ในยุคปัจจุบัน)  รวมไปถึงสายงานทางด้านการสำรวจฯด้วยกล้องฯ 3D Terrestrial Scanner...วิธีการ Registration/Transformation ข้อมูลค่าพิกัด และค่าระดับนั้น ยังเป็นสิ่งจำเป็น ที่จะขาดเสียมิได้

ภาพตัวอย่าง การ Transformation ค่าพิกัด และค่าระดับ

(โปรแกรม Agisoft Metashape)

กล้องฯ Total Station 'สายเอียง'
>> ใน Ep. 2 ผู้เขียนได้กล่าวถึงเหตุการณ์ที่ 1. ลุงฝรั่งตั้งกล้องฯ Total Station แบบเอียงๆ ส่องสำรวจฯงาน Control Survey (งานสำรวจฯที่พม่า) ซึ่ง ณ ช่วงเวลาเหล่านั้น มันคืออะไรที่ 'ไม่รู้ ไม่รู้ ม่ายลู้' จริงๆ ว่าเขาทำได้อย่างไร...จนกระทั่ง ราวๆ 2 ปี ให้หลัง ผู้เขียน (ภายหลังจากเริ่มหูตาสว่าง) จึงได้ถึง 'บางอ้อ' ว่า แท้จริงแล้ว มันคือหลักการ 'พื้นบ้าน' พื้นฐานทางด้านงาน Mapping นี่เอง ที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับงานสำรวจฯด้วยกล้องฯ Total station

ภาพตัวอย่าง ตำแหน่งควบคุมทางราบ-ทางดิ่ง A' ถึง F' (Known Point)

(ถูกสำรวจฯด้วยกล้องฯ Total station โดยการตั้งแบบเอียงๆ)

Know How;

หลังจากที่ผู้เขียนได้ 'ตื่นรู้' เช่นนั้นแล้ว ผู้เขียนจึงได้ลองทำการทดสอบ โดยการตั้งกล้องฯ Total station ปรับระดับน้ำต่างๆให้ตัวกล้องฯได้ระดับอย่างดี และทำการส่องเล็งอ่านค่าอย่างปราณีต ไปที่ตัวตำแหน่ง Control Target Sheet รอบๆตัวกล้องฯ จนครบทุกตำแหน่ง ซึ่งข้อมูลสำรวจฯที่ได้คือ ชุดข้อมูล P,E,N,Z (แนวระนาบ)

หลังจากนั้น ทำการปรับตั้งขากล้องฯให้ต่ำลง 1 ข้าง (ประมาณ 5-10 ซม.) โดยที่ตัวกล้องฯยังสามารถตั้งอยู่ได้ในสภาวะเอียงๆ แต่ให้มีความหนาแน่นมั่นคง และแน่นอนว่า ระดับน้ำฟองกลม/ฟองยาว ที่ตัวกล้องฯจะอยู่ในสภาวะ 'Out' เนื่องจากตัวกล้องฯไม่ได้ระดับ ให้ทำการปิดระบบ Tilt:OFF เพื่อที่ว่าตัวกล้องฯจะยังสามารถทำการอ่านค่าต่างๆต่อไปได้ จากนั้นจึงทำการส่องเล็งอ่านค่าอย่างปราณีต ไปที่ตัวตำแหน่ง Control Target Sheet รอบๆตัวกล้องฯอีกครั้ง จนครบทุกตำแหน่ง ซึ่งข้อมูลสำรวจฯที่ได้คือ ชุดข้อมูล P',E',N',Z' (เอียง)

ภาพแสดง กล้องฯโททอล สเตชั่น South N4 'ไม่ได้ระดับ'

(ในงานสำรวจรังวัด ที่บังคับ Tolerance +/- 2 mm.)

ข้อมูลสำรวจฯที่ได้ทั้ง 2 ชุด ถูกนำมาประมวลผลร่วมกันด้วยโปรแกรม SEVENPAR ซึ่งเป็นโปรแกรมประยุกต์ที่ใช้สำหรับการ 'แปลง' ระบบพิกัดโดยเฉพาะ (ไม่ใช่ออปชั่น Transformation ที่แอบซ่อน อยู่ในโปรแกรมประยุกต์อื่นๆ)...ผลลัพธ์ที่ได้จากการแปลงข้อมูลสำรวจฯในสภาพที่ 'เอียง' ให้กลับมาเป็นข้อมูลสำรวจฯที่อยู่ในแนวระดับ (ระนาบ) โดยโปรแกรมประยุกต์ดังกล่าวนั้น ผลปรากฎว่า 'ดีเยี่ยม' โดยมีค่า Residual รวมเพียง 0.001 ม.

ภาพตัวอย่าง โปรแกม SEVENPAR 

ผู้เขียนได้ทำการทดสอบเพิ่มเติม อีกหลายต่อหลายครั้ง โดยใช้โปรแกรมประยุกต์อื่นๆ ที่มีออปชั่น Transformation มาช่วยในการตรวจสอบคู่ขนาน อาทิ Carlson Survey, LisCAD, TransLT, Stonex Cube Manager, 12D ฯลฯ ซึ่งต่างได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกัน อย่างไม่มีนัยยะ

ภาพตัวอย่าง หน้าต่าง Transformation ด้วยโปรแกรม 12D 

สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุด...

>> ทุกวันนี้ ผู้เขียนได้กลับกลายเป็นลุงฝรั่งคนนั้น (โดยพฤตินัยวิธีการสำรวจฯ) ที่ไม่ได้ 'ยึดติด' ต่อการตั้งกล้องฯ ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะได้ระดับ หรือไม่ได้ระดับ เพียงแต่ขอให้ตัวกล้องฯมีความมั่นคงหนาแน่น กล้องฯไม่ล้มเป็นใช้ได้

หลุดพ้นจากพันธนาการทางกรอบความคิด ความเชื่อ ที่ได้เคยยึดถือมาตลอด

แต่นั่น...ก็นำมาซึ่ง 'เสียงหัวเราะ' ขบขัน คำพูดดูแคลนต่างๆ เท่าที่ผู้เขียนแอบได้ยิน และสังเกตเห็นจากบุคคลรอบข้าง แต่ก็นั่นล่ะ...ตัวผู้เขียน ในยุคอดีตก็เคยเป็นดั่งเขาเหล่านั้น...

ปัจฉิมลิขิต

1. ย้อนนึกถึง คำพูดของลุงฝรั่งที่เคยพูดกับผู้เขียนว่า 'พะแคปเปอะโอเมก' (สำเนียงอังกฤษแบบห้วนๆ) พร้อมกับทำมือชี้เด่ๆ ซึ่งแท้จริงแล้ว ลุงฝรั่งแกต้องการจะชี้แนะถึงวิธีการสำรวจฯ โดยการใช้ 'แกนแต่ละแกน' ในการ Transformation ค่าพิกัด และค่าระดับนั่นเอง...แต่ผู้เขียนดันมีตา แต่หามีแววไม่ แถมยังมี Listening skill บ้านๆ หาได้สำเหนียกไม่...สภาพพพ

2. วิธีการสำรวจฯด้วยกระบวนการ Transformation ข้างต้น 'ไม่เหมาะสม' กับงานสำรวจรังวัดที่ต้องการทราบค่าพิกัด และค่าระดับจริง แบบ Realtime หน้างาน อาทิ งาน Setting Out/Staking 

3. ไม่แนะนำให้มีการ 'เลียนแบบ' หรือทำตามขั้นตอนต่างๆข้างต้น ในกรณีที่ยัง 'ขาดความเข้าใจ' ในประเด็นเรื่อง 'การแปลงระบบพิกัด'

4. วิธีการสำรวจฯด้วยกล้องฯ Total Station 'สายเอียง' ข้างต้น ถือเป็นเทคนิควิธีการสำรวจฯที่ 'Basic' สำหรับนักสำรวจรังวัดชาวต่างชาติ (Expat Surveyor) ที่เข้ามาทำงานสำรวจฯในเขตท่าเรือแหลมฉบัง, เขตอุตสาหกรรมฯมาบตาพุต หรือในสายงานสำรวจฯ Oil & Gas...บางคนกล่าวว่า คนพวกนี้ชอบ 'โชว์เหนือ'

5. ผู้เขียนได้มีโอกาส อธิบายวิธีการสำรวจฯข้างต้น ให้กับเหล่ามิตรสหายในสายงานสำรวจฯ ในหลายวาระโอกาสให้หลัง (แม้กระทั่งในกลุ่มไลน์)...บางคนบอกว่ามัน 'ลึกล้ำ' เกินไป 'เข้าไม่ถึง' หรือบ้างก็บอกว่า 'แล้วจะตั้งให้เอียงทำไม ตั้งกล้องฯให้ได้ระดับแบบชาวบ้านชาวช่อง ไม่ได้หรืองัย'

มีงานสำรวจฯบางประเภท ที่อยากจะตั้งกล้องฯให้ได้ระดับ...แต่ความได้ระดับ กลับกลายเป็นของที่ 'หายาก'

'ไปให้สุด' แล้วหยุดที่กล้องฯ Total Station 'สาย Offshore' (ล้ำลึก เกินจินตนาการ)

ขยับขึ้น-ลงก็มา เอียงซ้าย-เอียงขวาก็มี ตามสภาพคลื่นทะเล

Ep.4 Coming Soon