การประเมิน RTK-GPS และกล้อง Total Station สำหรับการสำรวจที่ดิน

การประเมิน RTK-GPS และกล้อง Total Station สำหรับการสำรวจที่ดิน

การสำรวจที่ดินเป็นหนึ่งในปัจจัยพื้นฐานของงานวิศวกรรมโยธาและงานเกษตรกรรม เนื่องจาก ความแม่นยำของข้อมูล ที่ได้จากการสำรวจส่งผลโดยตรงต่อการออกแบบโครงการ การประมาณต้นทุน และการบริหารจัดการพื้นที่ การใช้เทคโนโลยี RTK-GPS (Real-Time Kinematic Global Positioning System) และ Total Station (TS) จึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการจัดทำแผนที่ภูมิประเทศที่มีความละเอียดสูงและมีความคลาดเคลื่อนต่ำ

ข้อดีและข้อจำกัดของ RTK-GPS

ข้อดี

- แก้ไขค่าความผิดพลาดจากชั้นบรรยากาศและวงโคจรของดาวเทียมได้
- ให้ความถูกต้องในระดับเซนติเมตร (ราว 1 ซม. สำหรับค่าพิกัดเชิงราบ)
- เก็บข้อมูลได้รวดเร็ว เหมาะกับพื้นที่กว้าง

ข้อจำกัด

- สิ่งกีดขวาง (เช่น ต้นไม้ อาคาร) อาจรบกวนสัญญาณและลดความแม่นยำ
- ความผิดพลาดเชิงดิ่งอาจสูงถึง 4-9 ซม. (Clark และ Lee, 1998)
- ค่าความสูงที่คลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยอาจกระทบต่อการคำนวณความลาดชันและพื้นที่รับน้ำฝน

ข้อดีของ Total Station

- สามารถวัดทั้งมุมและระยะได้พร้อมกัน
- ทำงานได้ดีแม้ในสภาพที่ RTK-GPS มีข้อจำกัด (เช่น พื้นที่มีสิ่งบดบังสัญญาณดาวเทียม)
- ข้อผิดพลาดเชิงดิ่งต่ำ (ประมาณ 12 ซม. ตาม Borgelt et al., 1996)

ระเบียบวิธีวิจัย

1. สถานที่และการเก็บข้อมูล
- พื้นที่ศึกษา 50 เฮกตาร์ (ha) ที่รัฐนอร์ทดาโคตา (North Dakota), สหรัฐอเมริกา
- อุปกรณ์ที่ใช้Trimble 5700 RTK-GPS (สำรวจด้วยความเร็ว 5-10 กม./ชม.)
- Nikon NPL-350 Total Station

การสำรวจแบ่งเป็น 3 รูปแบบ

- Full GPS Survey: ใช้ RTK-GPS ครอบคลุมพื้นที่ 50 ha
- Partial GPS Survey: ใช้ RTK-GPS ในพื้นที่แค่ 3.5 ha
- TS Survey: ใช้ Total Station สำรวจเฉพาะบางส่วน

วิธีการวิเคราะห์ข้อมูล

- ใช้เทคนิค Geostatistics (Kriging Method)
- วิเคราะห์ข้อมูลด้วย Autodesk Land Desktop 2006 และ ArcGIS Geostatistical Analyst
- สร้างแผนที่ภูมิประเทศผ่าน semi-variogram model (spherical, exponential, Gaussian) ตามความเหมาะสมของแต่ละพื้นที่

ผลการศึกษา

1. ความคลาดเคลื่อนของ RTK-GPS และ Total Station
- พื้นที่ 3.5 ha ใช้ Gaussian Model ขณะที่พื้นที่ใหญ่กว่านี้เลือกใช้ Spherical Model
- การใช้ RTK-GPS แบบบางส่วน ทำให้ค่าความผิดพลาดทางแนวดิ่งสูงสุด 60 ซม. เมื่อจำนวนจุดสำรวจลดลง
- พบความผิดพลาดทางแนวราบสูงสุด 30 ซม. ใน Partial GPS Survey

2. ผลกระทบของจำนวนจุดสำรวจ
- Full RTK-GPS ให้ผลแม่นยำที่สุด ในขณะที่ Partial RTK-GPS และ Total Station มีความคลาดเคลื่อนสูงขึ้น
อย่างไรก็ตาม Total Station มีค่าความผิดพลาดต่ำกว่า RTK-GPS แบบบางส่วน (partial survey)

3. ผลกระทบของข้อผิดพลาดต่อการประมาณต้นทุน
- มีการคำนวณปริมาตรดินที่ต้องขุดสำหรับช่องระบายน้ำในพื้นที่ทดลอง
 - ข้อผิดพลาดในปริมาตรดิน 
      - Full RTK-GPS = 1,460 ลบ.ม.
      - Partial RTK-GPS = 1,595 ลบ.ม. (คลาดเคลื่อน +140 ลบ.ม.)
      - Total Station = 1,893 ลบ.ม. (คลาดเคลื่อน +393 ลบ.ม.)
 - การคลาดเคลื่อนปริมาตรที่มากขึ้นในกรณี Total Station อาจทำให้ประเมินต้นทุนสูงเกินจริงถึง 27%

ข้อสรุป

1. RTK-GPS ให้ผลการสำรวจที่แม่นยำกว่า Total Station โดยเฉพาะกรณีพื้นที่ใหญ่ และหากใช้งานในสภาพที่สิ่งกีดขวางไม่มาก
2. พื้นที่สำรวจที่กว้างขึ้นมีแนวโน้มให้คุณภาพข้อมูลดีกว่า ควรสำรวจครอบคลุมพื้นที่มากกว่าขนาดจริงของโครงการ เพื่อสร้างแบบจำลองที่สอดคล้องกัน
3.การเลือกใช้อุปกรณ์และเทคนิคสำรวจที่เหมาะสม สามารถลดค่าความผิดพลาดเชิงดิ่งได้ถึง 60 ซม.
4.ระยะห่างระหว่างจุดสำรวจที่แนะนำคือ 20 เมตร เพื่อปรับปรุงคุณภาพข้อมูลในกระบวนการ Kriging

ข้อแนะนำเพิ่มเติม

1. ใช้ RTK-GPS แบบเต็มรูปแบบ (Full GPS Survey) แทน Total Station เพื่อการสำรวจที่รวดเร็วและแม่นยำกว่า
   2. เลือก semi-variogram model ที่เหมาะสมตามขนาดและลักษณะภูมิประเทศ
   3.ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลแผนที่ภูมิประเทศ (DEM) ก่อนนำไปออกแบบจริง
   สรุป: RTK-GPS เป็นทางเลือกสำคัญในการสำรวจที่ดินที่ต้องการความแม่นยำสูง โดยเฉพาะเมื่อนำข้อมูลมาวิเคราะห์ร่วมกับเทคนิค Geostatistics จะช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถตัดสินใจได้อย่างถูกต้อง ลดต้นทุนที่ไม่จำเป็น และยกระดับคุณภาพงานสำรวจได้ในที่สุด 

บทความโดย: U Kizil และ L Tisor เผยแพร่ใน J. Earth Syst. Sci. ฉบับที่ 120 ฉบับที่ 2 (เมษายน 2011)