วิธีใช้งานเทปสแตนเลสคู่กับกล้องวัดมุม (Theodolite)

การใช้เทปสแตนเลส (หรือเทปวัดระยะ) ร่วมกับกล้องวัดมุม (Theodolite หรือ Digital Theodolite) เป็นวิธีการวัดระยะทางที่แม่นยำและเป็นที่นิยมในงานสำรวจที่ไม่ได้ใช้ Total Station หรือในสถานการณ์ที่ Total Station อาจไม่สะดวก เช่น ในพื้นที่ที่สิ่งกีดขวางเยอะ หรือต้องการความแม่นยำในระยะสั้นถึงปานกลาง การทำงานร่วมกันนี้อาศัยหลักการทางตรีโกณมิติพื้นฐาน เพื่อให้ได้ค่าระยะทางที่ถูกต้อง นี่คือขั้นตอนและข้อควรพิจารณาในการใช้งาน:

อุปกรณ์ที่ต้องใช้

• กล้องวัดมุม (Theodolite / Digital Theodolite): ใช้สำหรับวัดมุมราบ (Horizontal Angle) และมุมดิ่ง (Vertical Angle)
• เทปสแตนเลส (Steel Measuring Tape): ใช้สำหรับวัดระยะทาง
• หมุด (Pegs) หรือหมุดอ้างอิง: สำหรับปักกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด
• ขาตั้งกล้อง (Tripod): สำหรับตั้งกล้องวัดมุม
• พลัมบ๊อบ (Plumb Bob): สำหรับตั้งศูนย์กล้องและวัดระยะดิ่ง
• อุปกรณ์ช่วยในการดึงเทป: เช่น มือจับเทป, เครื่องดึงเทป (Tension Handle)
• เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer): สำหรับวัดอุณหภูมิ (เพื่อปรับแก้ระยะทาง)
• เทนซิออนมิเตอร์ (Tensiometer): สำหรับวัดแรงดึงของเทป (หากต้องการความละเอียดสูงมาก)

ขั้นตอนการใช้งาน

การใช้เทปสแตนเลสคู่กับกล้องวัดมุมหลักๆ มี 2 วิธี คือ การวัดระยะทางแนวราบโดยตรง และการคำนวณระยะทางแนวราบจากระยะเอียง

วิธีที่ 1: การวัดระยะทางแนวราบโดยตรง (สำหรับพื้นที่ค่อนข้างราบ)

วิธีนี้เหมาะสำหรับพื้นที่ที่ไม่ลาดชันมากนัก และสามารถลากเทปวัดในแนวราบได้ง่าย

1. ตั้งกล้องวัดมุม:
   • ตั้งขาตั้งกล้องให้มั่นคงเหนือ จุดเริ่มต้น (Station Point) ที่ทราบพิกัด (หรือกำหนดขึ้นมา)
   • ตั้งศูนย์กล้องให้ตรงกับจุด (โดยใช้พลัมบ๊อบหรือเลเซอร์ดิ่ง)
   • ปรับระดับฟองกลมและฟองยาวของกล้องให้ได้ระดับ
   • หมุนปรับจานองศาของกล้องให้เป็น $0^\circ 00' 00''$ หันไปทางทิศเหนือจริง (True North), ทิศเหนือแม่เหล็ก (Magnetic North), หรือทิศอ้างอิงอื่นๆ ที่กำหนด
   • เล็งกล้องไปที่ จุดสิ้นสุด (Target Point) ที่ต้องการวัดระยะ และวัดมุมราบ (Horizontal Angle) ไปยังจุดนั้น บันทึกค่าไว้
2. วัดระยะทางด้วยเทปสแตนเลส:
   • ผู้ช่วยถือปลายเทปที่เป็น "ศูนย์" ไว้ที่จุดเริ่มต้น (โดยใช้พลัมบ๊อบช่วยตั้งให้ตรง)
   • ผู้ถือเทปอีกคนเดินไปยังจุดสิ้นสุด ลากเทปให้ตึงและอยู่ในแนวราบที่สุดเท่าที่จะทำได้
   • ใช้พลัมบ๊อบช่วยหยั่งแนวดิ่งจากเทปลงบนจุดสิ้นสุด เพื่อให้แน่ใจว่าได้วัดระยะจากจุดถึงจุดจริง ๆ
   • อ่านค่าระยะทางบนเทปที่ตรงกับจุดสิ้นสุด บันทึกค่าไว้
3. บันทึกและปรับแก้:
   • บันทึกค่ามุมราบและระยะทางที่วัดได้
   • หากต้องการความแม่นยำสูง ต้องมีการปรับแก้ระยะทางตามอุณหภูมิ, แรงดึงของเทป, และค่าความหย่อนของเทป (Sag Correction) ตามสูตรการสำรวจ

วิธีที่ 2: การวัดระยะทางแนวเอียงและคำนวณหาระยะทางแนวราบ (สำหรับพื้นที่ลาดชัน)

วิธีนี้เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีความลาดชันสูง ซึ่งไม่สามารถลากเทปในแนวราบได้สะดวก

1. ตั้งกล้องวัดมุม:
   • ตั้งขาตั้งกล้องให้มั่นคงเหนือ จุดเริ่มต้น (Station Point)
   • ตั้งศูนย์กล้องและปรับระดับเช่นเดียวกับวิธีที่ 1
   • วัด ความสูงกล้อง (Instrument Height - HI) จากจุดตั้งกล้องไปยังแกนหมุนของกล้อง บันทึกค่าไว้
   • เล็งกล้องไปที่ไม้สต๊าฟหรือเป้าหมายที่ตั้งอยู่บน จุดสิ้นสุด (Target Point) โดยพยายามให้เส้นใยกลางของกล้องเล็งไปที่ความสูงเดียวกับความสูงกล้อง (HI) ที่จุดสิ้นสุด (หากเป็นไปได้) หรืออ่านค่าความสูงที่เล็งไปบนไม้สต๊าฟ บันทึกค่ามุมราบ (Horizontal Angle) และ มุมดิ่ง (Vertical Angle) หรือ ค่าระดับ (Zenith Angle)
2. วัดระยะทางแนวเอียงด้วยเทปสแตนเลส:
   • ผู้ช่วยถือปลายเทปที่เป็น "ศูนย์" ไว้ที่จุดเริ่มต้น (ตรงกับตำแหน่งพลัมบ๊อบใต้กล้อง)
   • ผู้ถือเทปอีกคนเดินไปยังจุดสิ้นสุด ลากเทปให้ตึงตามแนวเอียงของพื้นผิว
   • อ่านค่าระยะทางบนเทปที่ตรงกับจุดสิ้นสุด นี่คือ "ระยะทางแนวเอียง" (Slope Distance) บันทึกค่าไว้
   • ข้อควรระวัง: เทปต้องอยู่ในแนวเส้นตรงจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด ไม่บิดเบี้ยว
3. คำนวณหาระยะทางแนวราบ:
   • นำข้อมูลระยะทางแนวเอียง (S) และมุมดิ่ง (V) หรือค่าระดับ (Z) มาคำนวณหาระยะทางแนวราบ (H) โดยใช้สูตรตรีโกณมิติ:
     • หากวัด มุมดิ่ง (Vertical Angle, V) ซึ่งเป็นมุมที่ทำกับแนวราบ: $H = S \times \cos(V)$ (โดยที่ V จะเป็นบวกเมื่อเล็งขึ้น และเป็นลบเมื่อเล็งลง)
     • หากวัด ค่าระดับ (Zenith Angle, Z) ซึ่งเป็นมุมที่ทำกับแนวดิ่ง: $H = S \times \sin(Z)$
   • นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณหาความแตกต่างของระดับความสูง (Vertical Distance, Vd) ได้ด้วย:
     • $Vd = S \times \sin(V)$ (สำหรับมุมดิ่ง)
     • $Vd = S \times \cos(Z)$ (สำหรับค่าระดับ)
4. บันทึกและปรับแก้:
   • บันทึกค่ามุมราบ, มุมดิ่ง/ค่าระดับ, ระยะทางแนวเอียง, และระยะทางแนวราบที่คำนวณได้
   • ปรับแก้ระยะทางแนวเอียงตามอุณหภูมิ, แรงดึงของเทป, และค่าความหย่อนของเทป เช่นเดียวกับวิธีที่ 1 ก่อนนำไปคำนวณหาระยะทางแนวราบ

ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมเพื่อความแม่นยำ

• สอบเทียบเทป: ควรสอบเทียบเทปวัดระยะอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าเทปให้ค่าที่ถูกต้อง
• อุณหภูมิ: เทปโลหะจะยืดหดตามอุณหภูมิ ควรมีการปรับแก้ (Temperature Correction) โดยใช้สูตร $C_t = L \cdot \alpha \cdot (T - T_s)$ โดยที่ $L$ คือระยะทางที่วัดได้, $\alpha$ คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเทป (สำหรับสเตนเลสประมาณ $11.2 \times 10^{-6}$ ต่อ องศาเซลเซียส), $T$ คืออุณหภูมิที่วัดได้, $T_s$ คืออุณหภูมิมาตรฐานของเทป (มักจะ $20^\circ C$)
• แรงดึง: การดึงเทปด้วยแรงที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ การใช้เครื่องดึงเทป (Tension Handle) จะช่วยให้แรงดึงคงที่ (มักกำหนดที่ $5 \text{ kg}$ หรือ $10 \text{ lbs}$)
• ความหย่อน (Sag): หากเทปลากยาวและไม่มีจุดรองรับ เทปจะหย่อนลง ซึ่งทำให้ระยะที่วัดได้ยาวเกินจริง ต้องคำนวณค่าปรับแก้ความหย่อน
• ความชำนาญ: การใช้เทปสแตนเลสคู่กับกล้องวัดมุมต้องอาศัยความชำนาญของทั้งสองคน ทั้งผู้ตั้งกล้องและผู้ถือ/ดึงเทป เพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำ

การใช้เทปสแตนเลสคู่กับกล้องวัดมุมเป็นวิธีที่ยังคงมีประโยชน์ในหลายสถานการณ์ โดยเฉพาะเมื่อต้องการความละเอียดในการวัดมุมและควบคุมระยะทางด้วยเครื่องมือที่สามารถควบคุมได้ง่ายกว่าการพึ่งพาระบบอัตโนมัติทั้งหมด การทำความเข้าใจหลักการและขั้นตอนอย่างถ่องแท้จะช่วยให้งานสำรวจของคุณมีประสิทธิภาพและแม่นยำ