เปรียบเทียบความแม่นยำของการวัดค่าระดับระหว่างกล้องวัดระดับและกล้อง Total Station

การเปรียบเทียบความแม่นยำของการวัดค่าระดับระหว่างกล้องวัดระดับและกล้อง Total Station

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

ในงานสำรวจและวิศวกรรมโยธา ค่าระดับ (Elevation) มีความสำคัญต่อการออกแบบและก่อสร้าง ไม่ว่าจะเป็นการสร้างถนน สะพาน สนามบิน หรือแม้แต่อาคารสูง ซึ่งอาจใช้ กล้องวัดระดับ (Auto Level, Digital Level) หรือ กล้อง Total Station ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมและระดับความแม่นยำที่ต้องการ

1. กล้องวัดระดับ (Geometric Leveling)ใช้วิธีอ่านค่าระดับจากไม้สเกล (Staff) โดยเล็งกล้องในแนวราบ

2. กล้อง Total Station (Trigonometric Leveling): ใช้วิธีอ่านค่าจากการวัดมุมดิ่ง (Vertical Angle) และระยะลาดชัน (Slope Distance) แล้วคำนวณค่าระดับทางคณิตศาสตร์

บทความนี้จะเปรียบเทียบความแม่นยำของทั้งสองวิธีผ่านการทดสอบและวิเคราะห์ค่าคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้น

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบ

1. กล้องวัดระดับมาตรฐาน (Precise Topcon Level)
ใช้เป็นค่าอ้างอิงมาตรฐานในการวัดค่าระดับ

2. Total Station รุ่นต่าง ๆ
- Leica 505 Builder
- Topcon GTS-230
- Topcon GTS-701

ก่อนเริ่มการทดลอง อุปกรณ์ทุกชิ้นได้ผ่านการสอบเทียบ (Calibration) เพื่อรับประกันความถูกต้องของผลการวัด

หลักการวัดระดับทางอ้อม (Trigonometric Leveling)

Trigonometric Leveling ใช้การวัด มุมดิ่ง (Vertical Angle) และ ระยะลาดชัน (Slope Distance) เพื่อคำนวณค่าระดับของจุดเป้าหมาย โดยมีสมการหลัก ดังนี้

ขั้นตอนการทดลอง

1.ตั้งค่าอุปกรณ์และกำหนดเส้นฐาน
เลือกพื้นที่ราบและกำหนด 11 จุดอ้างอิง ห่างกัน 100 เมตรต่อจุด
ใช้ Precise Topcon Level วัดค่าระดับของแต่ละจุดเพื่อเป็นค่าอ้างอิงมาตรฐาน
2.วัดค่าระดับด้วย Total Station
ตั้งกล้อง Total Station แต่ละรุ่นที่จุดเริ่มต้น เล็งไปยังจุดอ้างอิงแล้ววัดระยะลาดชันและมุมดิ่ง
คำนวณค่าระดับด้วยวิธี Trigonometric Leveling สำหรับทั้ง 11 จุด
3.เปรียบเทียบค่าความคลาดเคลื่อน
วิเคราะห์ความแตกต่างของค่าระดับจาก Total Station เทียบกับค่ามาตรฐาน
คำนวณค่าความคลาดเคลื่อน (Error) และประเมินผล

ผลการทดลอง

ตารางด้านล่างแสดง ค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย (Error) ของ Total Station รุ่นต่าง ๆ เทียบกับระยะทางในการวัด

Topcon GTS-701 มีค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยต่ำที่สุด (ราว ±10 mm ที่ระยะ 500 เมตร)
Leica 505 พบว่ามีค่าความคลาดเคลื่อนสูงที่สุด โดยเฉพาะที่ระยะ 350 เมตร (±25.35 mm)

ข้อดี
วัดระยะและมุมพร้อมกัน: ลดเวลาปฏิบัติงานเนื่องจากไม่ต้องตั้งกล้องหลายครั้ง
ไม่ต้องใช้ไม้สเกลหรือผู้ช่วยถือ Staff: สามารถเล็งเป้า (Prism) หรือใช้ Reflectorless Mode ได้
บันทึกข้อมูลอัตโนมัติ: ลดความผิดพลาดและสามารถนำข้อมูลเข้า CAD หรือ GIS ได้ทันที

ข้อเสีย
ค่าความแม่นยำลดลงตามระยะทาง: เมื่อระยะทางไกลขึ้น ความคลาดเคลื่อนจากการคำนวณยิ่งสูง
ได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ: การหักเหของแสง ความร้อน ความชื้น และแรงลม
ต้องการการสอบเทียบ: เพื่อรักษาความถูกต้อง จำเป็นต้องมีการตรวจสอบและบำรุงรักษาสม่ำเสมอ

ข้อสรุปและคำแนะนำ

Total Station สามารถใช้แทน กล้องวัดระดับมาตรฐาน ได้ในงานที่ต้องการความรวดเร็ว แต่ระดับความแม่นยำอาจด้อยลงเมื่อเทียบกับการวัดโดยตรง (Geometric Leveling)
ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่า Topcon GTS-701 ให้ค่าความคลาดเคลื่อนต่ำที่สุด เหมาะกับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง
Leica 505 มีความคลาดเคลื่อนสูงกว่า จึงควรใช้ในงานที่ไม่ต้องการความละเอียดสูงมากหรือต้องการผลภาคสนามแบบเบื้องต้น

คำแนะนำ

หากต้องการ ความแม่นยำสูง ที่สุด ให้ใช้วิธี Geometric Leveling ด้วยกล้องระดับมาตรฐานหรือเลือก Total Station ที่ผ่านการสอบเทียบและมีรุ่นสูง
หากต้องการ ความสะดวกและรวดเร็ว ให้เลือกใช้ Total Station และตรวจสอบหรือสอบเทียบก่อนทุกครั้ง