ความรู้กล้องทั่วไป

การวัดสเตเดีย (Stadia) คือเทคนิคการวัดระยะทางในงานสำรวจภาคสนาม โดยผสานการใช้งานระหว่าง กล้องสำรวจ (กล้องระดับหรือกล้องวัดมุม) กับ ไม้สต๊าฟ (Staff Rod) เพื่อคำนวณระยะทาง โดยไม่ต้องพึ่งเครื่องมือวัดระยะทางอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่หน้างานก่อสร้าง สิ่งสำคัญที่สุดคือการรักษาความปลอดภัยของชีวิตและทรัพย์สิน โดยควรปฏิบัติตามแนวทาง

งานวิจัยนี้มีเป้าหมายตรวจสอบว่ากล้อง Total Station Sokkia 530RK ในโหมดไม่ใช้ปริซึม (Reflectorless) สามารถวัดพิกัดบนท่อส่งก๊าซที่มีผิวโค้งได้แม่นยำเพียงใดโดยวิเคราะห์มุมตกกระทบ ระยะ และสมการประเมินความคลาดเคลื่อน

กล้องระดับ (Auto Level) และกล้อง Total Station เป็นเครื่องมือสำคัญในงานสำรวจและก่อสร้าง แต่ด้วยคุณสมบัติหลักที่ต่างกัน จึงเหมาะกับงานที่แตกต่างกันไป กล้องระดับอาศัยระบบปรับระดับอัตโนมัติ (Compensator) เพื่อวัดความต่างระดับในแนวราบได้อย่างแม่นยำ ส่วนกล้อง Total Station ผสานฟังก์ชันวัดมุม (Theodolite) กับระบบวัดระยะทางอิเล็กทรอนิกส์ (EDM) จึงวัดได้ทั้งมุมราบ มุมดิ่ง และระยะ พร้อมคำนวณพิกัด (X, Y, Z) เพื่อนำไปใช้งานหลากหลายรูปแบบ

การเลือกกล้อง Total Station ว่าควรมีหนึ่งหรือสองหน้าจอ ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและงบประมาณของผู้ใช้ โดยแต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสีย

กล้อง Total Station ถูกยกให้เป็นเครื่องมือหลักในงานวิศวกรรมและก่อสร้างที่ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนต่ำระดับมิลลิเมตร ไม่ว่าจะเป็นการตั้งเสาเข็ม วางแนวสะพาน หรือตรวจสอบความเคลื่อนตัวของโครงสร้าง บทความนี้จะอธิบายว่าทำไม Total Station จึงตอบโจทย์งานที่ต้องการความละเอียดและความถูกต้องสูง

เมื่อพูดถึงงานสำรวจที่ดิน (Land Surveying) การวัดระยะทางด้วยความแม่นยำสูงเป็นสิ่งสำคัญ หนึ่งในอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้คือ ปริซึม (Prism) ซึ่งทำหน้าที่สะท้อนลำแสงจากเครื่องมือวัดมุมและระยะ (เช่น กล้อง Total Station) ให้กลับมายังตัวรับสัญญาณ เพื่อคำนวณระยะทางได้อย่างแม่นยำ บทความนี้จะแนะนำประเภทของปริซึมที่นิยมใช้ในงานสำรวจที่ดิน และจุดเด่นของแต่ละชนิด

บทความนี้อธิบายถึงสาเหตุที่ ค่า GRID FACTOR ในงานสำรวจอาจเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา โดยเชื่อมโยงกับ ตำแหน่งของจุดสำรวจในระบบพิกัด, ความสูงของจุด, ชนิดของการฉายแผนที่ และการตั้งค่าของอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ที่ใช้งาน หากผู้ปฏิบัติงานเลือกใช้ข้อมูลหรือตั้งค่าไม่ถูกต้อง อาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการแปลงพิกัดและการประเมินระยะ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของข้อมูลสำรวจ

กล้องระดับ (Automatic Level)คืออุปกรณ์วัดระดับที่นิยมใช้ในงานก่อสร้างและงานสำรวจ เนื่องจากใช้งานง่ายและให้ความแม่นยำสูงในการเทียบความสูงระหว่างจุดต่าง ๆ อย่างไรก็ตาม หลายคนอาจสงสัยว่ากล้องระดับสามารถใช้วัดระดับในแนวดิ่งได้หรือไม่ บทความนี้จะไขข้อข้องใจถึงข้อจำกัดของกล้องระดับ และแนะนำแนวทางกรณีที่ต้องการวัดระดับแนวดิ่ง

ดินถล่ม เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในภูมิประเทศที่มีภูเขาสูงชันและมีปริมาณน้ำฝนมาก อย่างในประเทศเกาหลีใต้ซึ่งมีภูเขาถึง 70% ของพื้นที่ และฝนตกหนักช่วงเดือนกรกฎาคมสิงหาคม พายุรุนแรง เช่น Rusa (2002) และ Maemi (2003) ล้วนก่อให้เกิดดินถล่มรุนแรง ทำให้สูญเสียชีวิตและทรัพย์สินจำนวนมากการเฝ้าระวังและตรวจจับอาการดินเคลื่อนที่ได้แต่เนิ่น ๆ จะช่วยให้สามารถออกมาตรการป้องกันล่วงหน้า ลดความสูญเสียทั้งด้านชีวิตและเศรษฐกิจ

กล้อง Total Station เป็นเครื่องมือสำคัญในการวัดมุมและระยะอย่างละเอียด จึงเหมาะอย่างยิ่งกับงานตรวจสอบทางธรณีเทคนิค ซึ่งต้องเฝ้าระวังการเคลื่อนตัวของพื้นดินและโครงสร้างต่าง ๆ เพื่อป้องกันภัยพิบัติและเพิ่มความปลอดภัยในโครงสร้างพื้นฐาน

เทคโนโลยีของกล้องสำรวจ กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการของงานสำรวจที่ต้องการ ความแม่นยำสูงขึ้น และ ความสะดวกในการใช้งานมากขึ้น

การวัดระดับเป็นขั้นตอนสำคัญในงานสำรวจและก่อสร้างเพื่อกำหนดความสูงของจุดต่าง ๆ ในพื้นที่ ซึ่งเครื่องมือที่นิยมใช้ได้แก่ กล้องระดับอัตโนมัติ และ กล้องระดับเอียง แม้ทั้งสองมีหน้าที่คล้ายคลึงกัน แต่กลับแตกต่างกันในแง่ หลักการทำงาน ความแม่นยำ และกระบวนการวัด โดยผลลัพธ์ที่ได้อาจส่งผลให้ค่าระดับที่วัดได้แตกต่างกันเล็กน้อย

ค่า NEZ (Northing, Easting, Elevation) เป็นค่าพิกัดที่ใช้ในงานสำรวจเพื่อระบุตำแหน่งจุดต่าง ๆ ในระบบพิกัดฉาก (Cartesian Coordinates)

กล้อง Total Station เป็นเครื่องมือสำรวจที่สามารถวัดได้ทั้ง มุมแนวราบ (Horizontal Angle), มุมแนวดิ่ง (Vertical Angle) และ ระยะทาง (Distance Measurement) พร้อมกันในเครื่องเดียว จึงสามารถให้ค่าพิกัด (X, Y, Z) ได้อย่างละเอียด บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมกล้อง Total Station จึงเป็นตัวเลือกสำคัญในงานสำรวจที่ต้องการความแม่นยำสูง

การวัด เส้นผ่านศูนย์กลาง ความสูง และปริมาตรของต้นไม้ เป็นกระบวนการพื้นฐานในงานด้านป่าไม้ เนื่องจากข้อมูลเหล่านี้ส่งผลต่อการบริหารจัดการทรัพยากรป่าไม้ การประเมินสุขภาพของต้นไม้ และการวางแผนการใช้ประโยชน์ที่ดินในภาพรวม นักวิจัยให้ความสนใจในการหาเทคนิคที่มีความแม่นยำ ประหยัดเวลา และเหมาะสมกับสภาพพื้นที่หลากหลายมาตั้งแต่อดีต ยกตัวอย่างการทำงานของ Pressler (1855), Schliffel, Jonson และ Xu Yuxiang (1990) ที่ได้นำเสนอวิธีการวัดต้นไม้ชนิดต่าง ๆ ตลอดจนการปรับใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่ ไม่ว่าจะเป็น เครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติ, Digital Close-Range Photogrammetry, LIDAR ไปจนถึงการใช้ Total Station และ Electronic Theodolite เพื่อให้การวัดมีความถูกต้องยิ่งขึ้น

การใช้งาน กล้องวัดมุม (Theodolite) และ กล้อง Total Station เป็นขั้นตอนสำคัญในงานสำรวจและวิศวกรรมโยธา เนื่องจากสามารถวัดมุมและระยะได้อย่างแม่นยำ ในปัจจุบันมีซอฟต์แวร์มากมายที่ออกแบบมาเพื่อประมวลผลข้อมูลจากกล้องเหล่านี้ ช่วยลดเวลาในการคำนวณ และส่งผลให้การทำงานในภาคสนามมีประสิทธิภาพสูงขึ้น บทความนี้จะนำเสนอโปรแกรมเด่น ๆ ที่รองรับการทำงานร่วมกับกล้องสำรวจทั้งสองประเภท

การวัดค่าระดับ (Elevation Measurement) เป็นขั้นตอนสำคัญในงานสำรวจและวิศวกรรมโยธา เพื่อให้ได้ค่าความสูงที่ถูกต้องของพื้นที่หรือโครงสร้าง บทความนี้จะนำเสนอการเปรียบเทียบ ความแม่นยำของการวัดค่าระดับ ระหว่าง กล้องวัดระดับมาตรฐาน (Auto Level หรือ Digital Level) ซึ่งใช้ การวัดระดับโดยตรง (Geometric Leveling) และ กล้อง Total Station ซึ่งใช้ การวัดระดับทางอ้อม (Trigonometric Leveling) พร้อมทั้งแนะแนววิธีการเลือกใช้ให้เหมาะสมกับลักษณะของงาน

การวัดระดับทางอ้อม (Trigonometric Leveling) เป็นเทคนิคที่ใช้หลักการทางตรีโกณมิติในการคำนวณความแตกต่างของระดับความสูง (elevation difference) ระหว่างสองจุด โดยอาศัย การวัดมุมดิ่ง (vertical angle) และ ระยะลาดชัน (slope distance) ที่วัดได้จากเครื่องมือ Total Station หรือ Theodolite ที่มีฟังก์ชันวัดระยะทาง

การเลือกใช้งาน Prisms หรือ Reflective Sheet ควรคำนึงถึงระดับความละเอียดของการวัด ระยะทางที่ต้องการวัด ความสะดวกในการติดตั้ง และงบประมาณที่มี หากเป็นงานวิศวกรรมหรืองานสำรวจที่ต้องการค่าที่แม่นยำสูงและระยะวัดไกล ปริซึมถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมมากกว่า ในทางกลับกัน หากเป็นงานระยะสั้น หรืองานที่ต้องเคลื่อนย้ายบ่อยและไม่ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนมากนัก Reflective Sheet แบบแผ่นหรือสติกเกอร์สะท้อนแสงก็เป็นทางเลือกที่ประหยัดและคล่องตัวกว่า ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับการประเมินเงื่อนไขหน้างานเป็นสำคัญ

ไม้สต๊าฟเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ในงานสำรวจและก่อสร้างเพื่อวัดระดับความสูงของจุดต่าง ๆ โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น ไม้สต๊าฟแบบปกติ และ ไม้สต๊าฟแบบบาร์โค้ดซึ่งแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะ ข้อดี และข้อเสียที่แตกต่างกัน การเลือกใช้จึงขึ้นอยู่กับลักษณะของงานที่ต้องการวัดระดับความสูง

บทความของงานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสูตรคำนวณการวัดมุมตัดกันและเทคนิคการผสานค่าพิกัด (Coordinate Fusion) สำหรับกล้องวัดมุมแบบโฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric Theodolite) เพื่อให้ได้ค่าพิกัดของเป้าหมายที่แม่นยำยิ่งขึ้น ทีมวิจัยประกอบด้วย Qiang Fu, Feng Zhao, Rui Zhu, Zhuang Liu และ Yingchao Li จากสถาบันและคณะวิศวกรรมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฉางชุน ประเทศจีน ซึ่งงานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Physics โดยมีจุดประสงค์ในการปรับปรุงทั้งการคำนวณมุมตัดกันและการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในการวัดมุมแนวนอน (อะซิมัท) และมุมเงย

การคาริเบรท (Calibration) เป็นกระบวนการตรวจสอบและปรับค่าความแม่นยำของกล้องสำรวจ เพื่อให้แน่ใจว่าค่าที่วัดได้เป็นค่าที่ถูกต้องตามมาตรฐาน

กล้องประมวลผลรวม (Total Station - TS) เป็นอุปกรณ์สำคัญในงานสำรวจและวิศวกรรมสำรวจ ซึ่งใช้วัดพิกัดและทิศทางของจุดต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ การตั้ง TS จะอ้างอิงกับจุดควบคุม (Control Points - CPs) อย่างน้อย 2 จุด เพื่อระบุตำแหน่งและทิศทางของกล้องให้ถูกต้อง โดยมีวิธีการตั้งค่าหลักสองแนวทาง คือ การตั้งกล้องบนจุดควบคุมโดยตรง และการตั้งกล้องแบบอิสระ (Free Stationing) ซึ่งทั้งสองรูปแบบล้วนต้องอาศัยการพิจารณาตำแหน่ง TS ร่วมกับการกระจายตัวของ CPs เพื่อให้การวัดค่าพิกัดของจุดรายละเอียดต่างๆ มีความเที่ยงตรงสูงสุด

การสำรวจพื้นที่เป็นขั้นตอนที่สำคัญและจำเป็นในการพัฒนาโครงการหมู่บ้าน เนื่องจากช่วยให้สามารถวางแผนและออกแบบโครงการได้อย่างแม่นยำ

ปริซึม 360° เป็นทางเลือกที่สะดวกในการใช้กับกล้องTOTAL STATION เพราะสามารถจับเป้าได้จากทุกทิศทางโดยไม่ต้องปรับหมุนปริซึมเสมอ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การตรวจสอบโครงสร้างหรือการสำรวจเชิงวิศวกรรม ข้อจำกัดของปริซึมประเภทนี้ก็คือ ค่ามุมและระยะทางที่วัดได้อาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามการวางแนวของปริซึม

การก่อสร้างที่มีคุณภาพต้องอาศัยกระบวนการสำรวจที่แม่นยำ เพื่อกำหนดตำแหน่ง ค่าระดับ และแนวทางของโครงสร้างที่ถูกต้อง ลดข้อผิดพลาด ลดต้นทุน

ระบบชดเชยอัตโนมัติ เป็นระบบที่ช่วย ปรับระดับแนวดิ่งของกล้องสำรวจให้อยู่ในระนาบที่ถูกต้องโดยอัตโนมัติ แม้ว่าตัวกล้องจะมีการเอียงเล็กน้อย

ในการทำงานทางด้านสำรวจและวิศวกรรมโยธา กล้องระดับ และ กล้องวัดมุม เป็นเครื่องมือหลักที่นิยมใช้งานกันอย่างแพร่หลาย และคุณสมบัติที่ต่างกันอย่างชัดเจน