เทคนิคการรังวัดหาค่าพิกัดดาวเทียมด้วยระบบ GNSS

                วิธีการรังวัดโดยใช้เทคนิคการหาค่าพิกัดแบบสัมพัทธ์โดยใช้ข้อมูลเฟสของคลื่นส่งที่ใช้กันในปัจจุบันสามารถแบ่งได้ดังนี้

1)      การรังวัดแบบสถิต (Static Survey)

     เป็นการรังวัดแบบสัมพัทธ์โดยจะใช้เครื่องรับสัญญาณดาวเทียมตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไป โดยที่สถานีหลัก (Base station) จะต้องอยู่บนตำแหน่งที่รู้ค่าและถูกต้องแน่นอน ส่วนสถานีเคลื่อนที่ (Rover station) ตั้งไว้บนตำแหน่งที่ต้องการจะทราบค่า วิธีนี้เครื่องรับสัญญาณทั้งสองสถานีจะต้องรับข้อมูลจากดาวเทียมกลุ่มเดียวกันและช่วงเวลาเดียวกันอย่างน้อย 4 ดวง และต้องตั้งรับสัญญาณไว้ไม่น้อยกว่า 30 นาที เพื่อนำข้อมูลมาประมวลผลในภายหลังโดยจะได้ค่าความถูกต้องตั้งแต่ 5 มิลลิเมตร ถึง 2.5 เซนติเมตร สำหรับเส้นฐาน (Base line) ความยาวไม่เกิน 20 ถึง 30 กิโลเมตร

               ระยะเวลาในการรังวัดแบบ Static สำหรับเครื่อง Single Frequency จะต้องรับสัญญาณดาวเทียมไม่น้อยกว่า 5 ดวง มีมุมรับสัญญาณไม่น้อยกว่า 15 ํ และ PDOP น้อยกว่า 7

                  ตารางแสดงความยาวเส้นฐานและระยะเวลาในการรังวัดแบบสถิต(Static)

ความยาวเส้นฐาน (Baseline Length)	ระยะเวลาในการรังวัด (Observation Time)
น้อยกว่า หรือเท่ากับ 3 กม.	15 นาที
4 กม.	20 นาที
5 กม.	25 นาที
6 กม.	30 นาที
7 กม.	35 นาที
8 กม.	40 นาที
9 กม.	45 นาที
10 กม.	50 นาที
มากกว่า 10 กม.	มากกว่า 1 ชั่วโมง

2)      การรังวัดแบบจลน์ (Kinematic survey)

     การรังวัดแบบจลน์หมายถึงวิธีการหาตำแหน่งในขณะที่เครื่องรับสัญญาณเคลื่อนที่ เป็นวิธีการที่ทำให้หาตำแหน่งของจุดจำนวนมากได้อย่างรวดเร็วโดยมีความถูกต้องอยู่ระดับเซนติเมตร ในการรังวัดเครื่องรับเครื่องหนึ่งจะถูกวางไว้ที่สถานีหลัก (Base station) หรือจุดที่รู้ค่าแน่นอนตลอดเวลา ส่วนเครื่องรับอีกเครื่องเรียกว่า สถานีเคลื่อนที่ (Rover Station) จะนำไปวางไว้ตามจุดใดๆที่ต้องการทราบตำแหน่งเพียงชั่วระยะเวลาสั้นๆ (1-2 นาที) เท่านั้น แล้วก็เคลื่อนย้ายไปยังจุดถัดไป วิธีการนี้เรียกว่า “stop and go kinematic” มีหลักการหาตำแหน่งโดยการเก็บพิกัดซ้ำๆตรงจุดเดิมแล้วทำการคำนวณหาค่าเฉลี่ย หรืออีกวิธีหนึ่งเป็นการติดตั้งเครื่องรับไว้บนยานพาหนะแล้วเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ เรียกว่า “continuous kinematic” มีหลักการหาตำแหน่งโดยการบันทึกข้อมูลอย่างต่อเนื่องไปเรื่อยๆ และสามารถนำมาคำนวณตำแหน่งได้ทุกๆจุด ที่มีการบันทึกข้อมูลไว้

               ข้อจำกัดในการรังวัดแบบจลน์อยู่ที่การปฏิบัติที่ยุ่งยากและลำบากต่อการทำงาน ได้แก่ วิธีการเริ่มงาน (initializing a survey) และต้องรับสัญญาณดาวเทียมไม่น้อยกว่า 4 ดวงตลอดเวลา ในขณะที่กำลังย้ายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งหากมีการหลุดของสัญญาณก็จะต้องเริ่มกระบวนการเริ่มงาน (initializing) ใหม่ โดยระยะเส้นฐานที่น่าเชื่อถือจะอยู่ที่ 10 ถึง 15 กิโลเมตร

3)      การรังวัดแบบสถิตอย่างเร็ว (Rapid static survey)

     คล้ายกับการรังวัดแบบสถิตแต่ใช้เวลาน้อยกว่าประมาณ 10 ถึง 15 นาที โดยมีความถูกต้องระหว่าง 1 ถึง 3 เซนติเมตร ใช้กับระยะเส้นฐานที่สั้นประมาณ 5 ถึง 10 กิโลเมตร และต้องรับสัญญาณดาวเทียมอย่างน้อย 5 ดวง ค่า GDOP ต้องดี โดยอัลกอลิธึมในการประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์ก็จะแตกต่างกับการรังวัดแบบสถิตปกติ

4)      การรังวัดแบบจลน์ในทันที (Real-time kinematic survey : RTK)

     วิธีการนี้มักถูกเรียกว่า RTK หลักการทำงานมีความคล้ายคลึงกับวิธีการแบบจลน์ คือ ต้องใช้เครื่องรับสัญญาณอย่างน้อย 2 เครื่อง โดยเครื่องหนึ่งจะถูกวางไว้ในตำแหน่งที่รู้ค่าแน่นอนตลอดเวลาเป็นสถานีหลัก (Base statin) ส่วนเครื่องรับเครื่องที่สองคือสถานีเคลื่อนที่ (Rover station)  จะนำไปวางไว้บนตำแหน่งที่ต้องการจะทราบค่าพิกัด แต่กรณีของวิธีการหาค่าพิกัดแบบจลน์ในทันทีนั้นเครื่องรับสัญญาณจะต้องมีการสื่อสารระหว่างเครื่องรับทั้งสองเครื่องผ่านทางคลื่นวิทยุหรือสัญญาณอินเทอร์เน็ต ทำให้สถานีรับจลน์ (Rover station) สามารถทราบค่าพิกัดตำแหน่งที่ถูกต้องหน้างานได้ทันทีโดยไม่ต้องผ่านการประมวลผลในภายหลัง ทั้งสองสถานีจะต้องรับข้อมูลจากดาวเทียมกลุ่มเดียวกันและช่วงเวลาเดียวกันอย่างน้อย 5 ดวง ความถูกต้องที่ได้จะอยู่ในระดับ 1 ถึง 5 เซนติเมตร สำหรับเส้นฐานที่ยาวไม่เกิน 15 กิโลเมตร

     ปัจจุบันการรังวัดแบบจลน์ในทันทีหรือการรังวัดแบบ RTK นั้นสามารถทำได้ง่ายโดยใช้ระบบเครือข่ายสถานีรับสัญญาณดาวเทียมถาวร (Continuously Operating Reference Station : CORS) หลักการคล้ายคลึงกับวิธีการรังวัดแบบจลน์ในทันที แต่แตกต่างกันที่ต้องขอรหัสผู้ใช้ (user name) จากผู้ให้บริการเครือข่าย (ซึ่งในประเทศไทยให้บริการโดยกรมที่ดิน) โดยผู้ใช้งานใช้เครื่องรับสัญญาณเพียงเครื่องเดียวไปวางในตำแหน่งที่ต้องการทราบค่าพิกัดภายในพื้นที่ให้บริการ วิธีนี้สามารถให้ค่าความถูกต้องในระดับ 1 ถึง 5 เซนติเมตร

         ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างวิธีการรังวัด ระยะเวลา และค่าความถูกต้องในทางราบ

วิธีการรังวัด	ระยะเวลา	ค่า Accuracy ในทางราบ
Stand-alone Position	ในทันที	มากกว่า 3 m.
Code Differential	< 1 นาที	มากกว่า 1 m.
Static (Phase Differential)	30 นาที – 1 ชั่วโมง	5 mm. + 1 ppm.*
Fast Static (Phase Differential)	10 นาที – 15 นาที	5 mm. + 1 ppm.*
Kinematic (Phase Differential)	< 2 นาที (ไม่รวมการทำ Initialization)	1 cm. + 1 ppm.*
Real Time Kinematic (Phase Differential)	ในทันที	1 cm. + 1 ppm.*

อ้างอิงข้อมูลจาก : เอกสารประกอบวิชาการ การสำรวจด้วยดาวเทียม (Satellite Surveying) รวบรวมโดย ร.ท.วัลลพ ตาเขียว กรมแผนที่ทหาร