การดำเนินงานของกรมแผนที่ - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู 12
เล่มที่ ๑๒
เรื่องที่ ๑ การแพทย์
เรื่องที่ ๒ การศึกษา
เรื่องที่ ๓ การสังคมสงเคราะห์
เรื่องที่ ๔ การพัฒนาชาวเขา และการเกษตรที่สูง
เรื่องที่ ๕ การพัฒนาการเกษตรในชนบท
เรื่องที่ ๖ การศึกษาการพัฒนา
เรื่องที่ ๗ การสหกรณ์
เรื่องที่ ๘ การพัฒนาแหล่งน้ำ
เรื่องที่ ๙ การพัฒนาปัจจัยการผลิต
เรื่องที่ ๑๐ แผนที่
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๑๒ / เรื่องที่ ๑๐ แผนที่ / การดำเนินงานของกรมแผนที่

 การดำเนินงานของกรมแผนที่
ในประเทศไทย การสำรวจรังวัด "ตำบลที่" ซึ่งเป็นหมุดหลักฐานขั้นละเอียด (ชั้นที่ ๑) เป็นกรอบบังคับการสำรวจรายละเอียด ให้ได้ลักษณะสมจริงที่พื้นผิวโลก เป็นหน้าที่ของกรมแผนที่ ตั้งแต่เริ่มเป็นกรม และกรมแผนที่ได้ดำเนินงานที่เกี่ยวข้องดังต่อไปนี้

งานสามเหลี่ยม

ใน พ.ศ. ๒๔๓๔ กรมแผนที่ ซึ่งมีพระวิภาคภูวดล หรือเจมส์ แมคคาร์ที (James Maccarthy) เป็นเจ้ากรม ได้มีงานรังวัดสามเหลี่ยมทางภาคเหนือ และตะวันออกเฉียงเหนือ และมีการโยงต่อกัน กับสายสามเหลี่ยมของสถาบันการแผนที่อินเดีย ทางเหนือเชียงใหม่ และเชียงราย และได้ทำต่อไป จนเลยบริเวณหลวงพระบาง ลงมาบริเวณแม่น้ำโขง เมื่อเกิดกรณีอินโดจีน ร.ศ.๑๑๒ ต้องหยุดงานสามเหลี่ยม แล้วผลสุดท้ายส่วนใหญ่ของสายสามเหลี่ยมนี้ ได้ตกไปอยู่ในอินโดจีนฝรั่งเศส
แผนที่สารบาญงานวางหมดหลักฐาน
แผนที่สารบาญงานวางหมดหลักฐาน
พ.ศ. ๒๔๓๗ ได้เริ่มทำงานสามเหลี่ยมโยง ต่อกับสถานีหมุดหลักฐาน ซึ่งสถาบันการแผนที่อินเดีย ได้รับพระบรมราชานุญาต ให้นำเข้ามา ทางด่านเจดีย์สามองค์เมื่อ พ.ศ. ๒๔๒๓ มุ่งที่จะไป ทางจันทบุรี แล้วขึ้นไปต่อกับสายสามเหลี่ยมทาง ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ แต่ได้ประสบอุปสรรคหลายประการ งานจึงหยุดชะงักลง
ภายหลังพระวิภาคภูวดลได้ออกรับพระราชทานบำนาญ ตั้งแต่วันที่ ๑ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๔๔ ได้มีการวางหมุดหลักฐานชั้นที่ ๒ เพื่อใช้ในการทำแผนที่ภูมิประเทศ และทำการรังวัดที่ดิน เพื่อ ออกหนังสือสำคัญสำหรับกรรมสิทธิ์ที่ดินเป็น ส่วนใหญ่

ใน พ.ศ. ๒๔๔๙ ได้มีการวัดเส้นฐานการ สามเหลี่ยม (triangulation base line) ที่ตำบลแสนแสบ กรุงเทพฯ โดยใช้แถบอินวาร์ (invar) ยาว ๑๐ เมตร เป็นเส้นฐานแรก ต่อมาปลายปีได้วัดเส้นฐานแบบ สั้นที่เกาะภูเก็ต
งานสามเหลี่ยมได้เริ่มใน พ.ศ. ๒๔๕๐ โยงสายสามเหลี่ยมในเกาะภูเก็ต กับสายสามเหลี่ยมทางนครศรีธรรมราช ซึ่งต่อมาเป็นสายสามเหลี่ยม ชั้นที่ ๑ พระวิภาคภูวดล (เจมส์ เอฟแมคคาร์ที) เจ้ากรมแผนที่ทหารคนแรก
พระวิภาคภูวดล (เจมส์ เอฟแมคคาร์ที)
เจ้ากรมแผนที่ทหารคนแรก
ตามที่ได้กำหนดให้สายสามเหลี่ยม จากเหนือสุดไปถึงใต้สุด เป็นสายสำคัญ เมื่อกรมแผนที่ได้ กลับมาสังกัดกระทรวงกลาโหม ใน พ.ศ. ๒๔๕๒ ได้เริ่มทำงานสามเหลี่ยม และงานที่เกี่ยวข้อง ภายหลังที่ได้ตรวจสอบที่ตั้งหมุดหลักฐานสามเหลี่ยม เขาหลวงราชบุรี ซึ่งสถาบันการแผนที่อินเดีย ได้นำเข้ามาจากทางด่านเจดีย์สามองค์ ใน พ.ศ. ๒๔๒๓ ก็ได้เริ่มทำการวัดเส้นฐานราชบุรี ใช้เครื่องวัดแบบใหม่ เป็นลวดอินวาร์ยาว ๒๕ เมตร เลขที่ ๗๕๓ ๗๕๖ ๗๕๗ และ ๗๕๘ ซึ่งได้ตรวจสอบเทียบความยาวแล้ว ที่สถาบันระหว่างประเทศ ซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศฝรั่งเศส

จากเส้นฐานราชบุรี ได้มีการรังวัดสามเหลี่ยมไปทางใต้ จนถึงเส้นฐานนครศรีธรรมราช ซึ่งได้รังวัด ด้วยเครื่องลวดอินวาร์อีกครั้งหนึ่งใน พ.ศ. ๒๔๗๒ แล้วได้ต่อโยงกับสายสามเหลี่ยมของมาเลเซีย ใน พ.ศ. ๒๕๐๐-๒๕๐๑ และได้รังวัดสาย สามเหลี่ยมต่อไปทางเหนือ โยงต่อกับเส้นฐานนครสวรรค์ และทำการสามเหลี่ยมต่อไป โยงกับเส้นฐานลำปาง จากเส้นฐานลำปางนี้ ต่อสายสามเหลี่ยม โยงต่อกับสายสามเหลี่ยมของสถาบันการแผนที่อินเดีย ที่บริเวณเหนือสุดของประเทศ ใน พ.ศ. ๒๔๗๒ ทำให้สายสามเหลี่ยมเมริเดียน ๙๙ องศา ยาวที่สุดในประเทศไทย

แผนที่สารบาญ แสดงสถานภาพงานวางโครงข่ายสามเหลี่ยม และสายงานวงรอบที่ความละเอียดชั้นที่ ๑ แผนที่สารบาญ แสดงสถานภาพงานวางโครงข่ายสามเหลี่ยม และสายงานวงรอบ ที่ความละเอียดชั้นที่ ๑

งานวงรอบชั้นที่ ๑
 
ในการรังวัดสามเหลี่ยม ตำแหน่งที่เลือกตั้ง ป็นหมุดหลักฐาน จะอยู่บนยอดเขาที่สูง แต่ภูมิประเทศ ตอนที่จะใช้วิธีสามเหลี่ยมทำต่อไประหว่างนครราชสีมา กับอุบลราชธานีไม่มีภูเขาสูง จะต้องสิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย สร้างกระโจม สำหรับตั้งเครื่องมือวัด

ได้มีการพิจารณาเห็นควร นำวิธีการที่สถาบัน การแผนที่สหรัฐอเมริกา (U.S. Coast and Geodetic Surveys: USC and GS) มาใช้คือ การรังวัดวงรอบ ชั้นที่ ๑ (precise traverse) แทนการสามเหลี่ยม
กระโจมเหล็กแบบบิลบี
กระโจมเหล็กแบบบิลบี
กรมแผนที่จึงได้เริ่มทำการรังวัดวงรอบชั้น ที่ ๑ ตามวิธีการของสถาบันดังกล่าว โดยมีการ ดัดแปลงบางอย่างเพื่อให้เหมาะสมขึ้น (เวลานั้น มีทางรถไฟจากนครราชสีมาถึงอุบลราชธานีแล้ว) ได้เริ่มงานเมื่อ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๗๓ ออก จากหมุดใกล้สถานีรถไฟบุรีรัมย์ ไปตามทางรถไฟ จนถึงอุบลราชธานี จุดหมายที่เริ่มอยู่ในลักษณะ ที่วัดโยงต่อกับสายสามเหลี่ยมชั้นที่ ๑ ที่สถานี หมุดหลักฐานสามเหลี่ยม ๒ สถานี ใช้แถบอินวาร์ ๕๐ เมตร ใช้กล้องวัดมุมขนาด ๑๐ นิ้ว และใช้ เครื่องดึงโซ่แบบเดียวกับเครื่องดึงลวดอินวาร์ที่ใช้ ในการวัดเส้นฐาน
ระยะทางที่รังวัดถึงอุบลราชธานีประมาณ ๑๕๐ กิโลเมตร ผลการวัดมีความละเอียดถูกต้อง อยู่ในเกณฑ์งานชั้นที่ ๑

การทำวงรอบชั้นที่ ๑ ได้เริ่มอีกเมื่อ พ.ศ. ๒๕๒๐ เครื่องมือที่ใช้คือ กล้องวัดมุมแบบวิลด์ ที ๓ (Wild T ๓) จำนวน ๒ เครื่อง มาตรวัด ระยะทางแบบ ๘ จำนวน ๑ ชุด และเครื่องวิทยุ รับ-ส่ง แบบฟินอล (phynal) จำนวน ๕ เครื่อง พร้อมทั้งกระโจมเหล็กแบบบิลบี

วิธีการวงรอบชั้นที่ ๑ ได้ทำต่อมาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๒๐ จนถึงบัดนี้ (๒๕๒๘) เนื่องจากงานสามเหลี่ยมได้ทำขึ้นครอบคลุมพื้นที่เพียงพอ ในหลายพื้นที่แล้ว และการสำรวจวงรอบชั้นที่ ๑ ให้ความสะดวกรวดเร็ว และประหยัดกว่า มีความละเอียดถูกต้องอยู่ในเกณฑ์งานชั้นที่ ๑ ด้วย

งานดาราศาสตร์

งานรังวัดทางดาราศาสตร์ ในกิจการสำรวจทำแผนที่ ได้มีขึ้น เมื่อพระวิภาคภูวดลเป็นเจ้ากรมแผนที่ มีทั้งงานชั้นละเอียด และงานชั้นบุกเบิกหาข้อมูล สำหรับใช้ประกอบเป็นแผนที่ ที่ต้องการใช้ด่วน เช่น ที่นำมาใช้ในการรวบรวม ทำเป็นแผนที่ประเทศสยามฉบับแรก มีมาตราส่วน ๑:๒,๐๐๐,๐๐๐ และได้พิมพ์ขึ้นใน พ.ศ. ๒๔๔๓ แผนที่นี้ ได้พิมพ์ขึ้นเป็นภาษาอังกฤษก่อน ในประเทศอังกฤษ (ขณะนั้นเรายังไม่มีเครื่องพิมพ์พอที่จะจัดการพิมพ์) ต่อมาได้พิมพ์เป็นภาษาไทย ที่โรงพิมพ์ของกรมแผนที่
กระโจมเหล็กแบบบิลบี
แผนที่สารบาญงานดาราศาสตร์

ในสมัยนั้นงานรังวัดทางดาราศาสตร์ที่เกี่ยว โยงกับข่ายสามเหลี่ยมก็ได้มีการจัดทำกัน

ที่พระตะบองและบาสสักได้มีการรังวัดทาง ดาราศาสตร์หาตำบลที่ตั้ง และวัดโยงหาลองจิจูด โดยใช้กรุงเทพฯ เป็นหลัก ก่อนที่สองจังหวัดนั้น จะตกไปเป็นของอินโดจีนฝรั่งเศส

ภายหลังพระวิภาคภูวดลได้ออกจากราชการ รับพระราชทานบำนาญ กรมแผนที่คงทำงาน ดาราศาสตร์ชั้นที่ ๑ ต่อมาจนบัดนี้

การวางหมุดหลักฐานทางแนวดิ่ง

การสำรวจ เพื่อหาความสูงต่ำของพื้นภูมิประเทศ เรากำหนดให้ความสูงมีค่าเป็นศูนย์ ที่ระดับน้ำทะเลปานกลาง

ในการนี้ กรมแผนที่ได้ตั้งเครื่องวัดระดับน้ำทะเล ที่เกาะหลัก อำเภอเมือง จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ (ละติจูด ๑๑ องศา ๔๘' ลองจิจูด ๙๙ องศา ๔๙') ใช้เครื่องอัตโนมัติแบบลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin vertical type) ได้ตั้งเครื่องเสร็จ และลงมือทำงาน เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๔๕๓-๒๔๕๗ และที่เกาะหลักนี้ เมื่อเฉลี่ยแล้ว จะได้ค่าความสูงของหมุดระดับมูลฐาน สลักหินฝังหมุดหมายไว้ สูง ๑.๔๔๗๗ เมตร
สมุดบันทึกระดับน้ำที่เกาะหลัก
สมุดบันทึกระดับน้ำที่เกาะหลัก
หมุดระดับมูลฐาน ได้โยงยึดกับ สถานีหมุดหลักฐานสามเหลี่ยม ชั้นที่ ๑ หลายแห่ง ในปีแรกๆ ใช้วิธีสำรวจไปตามทางรถไฟ บัดนี้มีหมุดหลักฐาน ระดับชั้นที่ ๑ อยู่ในภูมิภาคต่างๆ ของประเทศ
ต่อมาอีกประมาณ ๒๔ ปี จึงได้มีการตรวจวัดระดับน้ำทะเล ที่สถานีวัดระดับน้ำทะเล ที่เกาะหลักของกรมแผนที่ โดยความอำนวยการ ของกรมอุทกศาสตร์กองทัพเรือ ใช้เครื่องวัดระดับน้ำอัตโนมัติ เริ่มทำการตรวจวัด เมื่อวันที่ ๑๗ เมษายน พ.ศ. ๒๔๘๒ จนถึง พ.ศ. ๒๕๒๗ ได้ผลสรุปว่า ระดับน้ำทะเลต่ำลงไปกว่า ๒๔ ปีก่อน ๐.๐๒๑๐ เมตร ความสูงของหมุดหลักฐานระดับ B.M.A. ซึ่งคำนวณได้ครั้งนั้น +๑.๔๔๗๗ จึงเป็น ๑.๔๒๖๗ เมตร (พ.ศ. ๒๕๒๗)  

งานวัดค่าความถ่วง (Gravity)

เรื่องการเบี่ยงเบนของเส้นดิ่ง เกิดจากแรงดึงดูดของโลก ทางกรมแผนที่ได้เริ่มงานวัดค่าความถ่วงใน พ.ศ. ๒๔๘๐ ตั้งเครื่องทำงานที่อาคารที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ ในบริเวณกรมแผนที่ เครื่องมือที่ใช้มีชื่อว่า เคมบริดจ์ เพนดุลัม แอพพาเรทัส (Cambridge Pendulum Apparatus) ทำการวัด โดยวิธีสัมพัทธ์ โยงยึดกับสถานีแกรวิตี ที่เมืองเคมบริดจ์ (Cambridge) ประเทศอังกฤษ เมื่อเริ่มงานการวัด สถานีเพนดูลัม (Pendulum) ได้เริ่มงานในภูมิภาคต่างๆ ของประเทศ ๔๒ แห่ง ในระหว่าง พ.ศ. ๒๔๘๒-๒๔๙๐ ทุกสถานีโยงต่อกับสถานีอ้างอิงความถ่วง (Gravity Reference Stations) ที่กรมแผนที่ จุดที่เชื่อมโยงต่อกันนี้ ได้รับชื่อว่า เป็นสถานีหลักความถ่วงของประเทศไทย (Thailand National Gravity Station)

ต่อมาได้เริ่มทำการวัดสถานีย่อยทุกหนึ่ง ตารางองศาประมาณ ๔๐ สถานี ใช้มาตรวัด ความถ่วงแบบนอร์กวาร์ดและลาคอสต์รอมเบิร์ก (Norgvard & Locoste Romberg Gravity Meter)
โดยที่ประเทศไทย (เริ่มทางกรมแผนที่) เป็น สมาชิกของสหภาพจีออเดซีและธรณีฟิสิกส์ระหว่าง ประเทศหรือไอยูจีจี (International Union of Geodesy and Geophysics; IUGG) ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๖๖ เมื่อ ได้เริ่มทำงานทางด้านการวัดค่าความถ่วง ได้ส่ง ผลงานนี้ไปยังสหภาพนี้เสมอมา แผนที่สารบาญงานรังวัดความดูดพิภพ
แผนที่สารบาญงานรังวัดความดูดพิภพ
การประชุมสหภาพไอยูจีจี ครั้งที่ ๑๘ ที่ ประเทศสาธารณรัฐเยอรมัน เมื่อเดือนสิงหาคม พ.ศ. ๒๕๒๖ ได้กำหนดให้สำนักงานแกรวิตีระหว่างประเทศ ที่กรุงปารีส (International Gravity Bureau; IGB) มีหน้าที่รวบรวมเรื่องค่าความถ่วง ของสมาชิกทั่วโลก ระหว่าง พ.ศ. ๒๔๐๔-๒๔๐๘ ได้มีเจ้าหน้าที่สถาบันหลายแห่งจากสหรัฐอเมริกา ได้ทำการวัดตามสถานีหลักแกรวิตีในหลายประเทศ แล้วโยงยึดค่าความถ่วงระหว่างสถานีหลักแกรวิตี เข้าด้วยกัน และได้ทำการวัดที่สถานีหลักแกรวิตี กรุงเทพฯ โยงยึดด้วย ในประเทศไทยได้วัดซ้ำที่ บางสถานี และวัดใหม่บางสถานี

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. ๒๕๒๔ เจ้าหน้าที่แผนที่จากอังกฤษ ได้ทำการวัด เพื่อตรวจสอบ และเชื่อมโยงที่สถานีหลักแกรวิตีของข่ายโลกทางยุโรป และผ่านมาทางอินเดีย ได้วัดสถานีหลักแกรวิตีกรุงเทพฯ ซึ่งอยู่ในข่าย 1 GSN (Thailand National Gravity Base) มีเลขหมายประจำสถานี 06230 A มีค่า go = 978300.07 mgl.

จีออกเดซีดาวเทียม (Satellite Geodesy)

เมื่อ พ.ศ. ๒๕๑๕ กรมแผนที่ทหารได้เริ่มใช้ดาวเทียมในงานรังวัด กำหนดตำแหน่งที่เชิงจีออเดซี ทำการรังวัดโยงยึดจุดต่างๆ บนพื้นผิวโลก ให้เป็นค่าในระบบเดียวกัน โดยนับต่อเนื่องจากจุดศูนย์กลางโลกได้ด้วย

ในหนังสือ "ที่ระลึกครบรอบ ๑๐๐ ปี วัน สถาปนากรมแผนที่" กรมแผนที่ทหารได้แบ่งวิธีการรังวัดออกเป็นวิธีการหลักๆ ๓ วิธี ดังต่อไปนี้

๑. การวัดทิศทาง (direction method) ด้วยวิธีการใช้กล้องวัดทิศทาง และติดกล้องถ่ายรูป ซึ่งมีทั้งที่ติดอยู่กับที่ และเคลื่อนย้ายกล้องได้ การรังวัดจะต้องรู้พิกัด หรือการกำหนดตำแหน่งที่ตั้งกล้องแล้วอย่างน้อย ๒ สถานี และกล้องจะถ่ายภาพดาวเทียมในระบบพาสซิฟ (passive) ภาพของตำแหน่ง และทิศทางของดาวเทียม และดวงดาว ณ ตำบลต่างๆ ที่ถ่ายไว้ได้ ณ เวลาต่างๆ กันนั้น สามารถนำมาคำนวณหาตำแหน่งดาวเทียมได้ และเมื่อนำมาคำนวณร่วมกับค่าไรต์แอสเซนชัน (right ascension) และมุมบ่ายเบน (declination) ของดวงดาวเหล่านั้น และค่าพิกัดที่ทราบค่าแล้ว ก็สามารถคำนวณหาค่าพิกัดของจุดใหม่ได้ วิธีการนี้ ได้มีการสร้างโครงข่ายสามเหลี่ยมข้ามทวีป ซึ่งประเทศไทย มีสถานีโครงข่ายสามเหลี่ยมดาวเทียมนี้ ๑ สถานี คือ สถานีที่ ๐๗๒ จังหวัดเชียงใหม่
๒. การวัดระยะ (distance method) ใช้หลักการการวัดระยะของด้านสามเหลี่ยม โดยทำการวัดพร้อมกันอย่างน้อย ๔ สถานี ซึ่งต้องทราบค่าพิกัดของสถานี ที่ทำการรังวัดอย่างน้อย ๓ สถานี สามารถทำการรังวัดหาค่าพิกัดตำแหน่งต่างๆ ของแต่ละสถานี ที่อยู่ห่างกันระหว่าง ๑๖๐-๒๔๐ กิโลเมตร ทำการรังวัดดาวเทียมได้ ทั้งระบบพาสซิฟ (passive) และระบบแอกทิฟ (active) เครื่องมือการวัดระยะแบ่งออกเป็น ๒ ระบบใหญ่ๆ คือ ระบบแสงเลเซอร์ และระบบสัญญาณวิทยุ ในประเทศไทย ได้ทำการรังวัดที่สถานีบีซี ๔ (BC.4) จังหวัดเชียงใหม่ แผนที่สารบาญงานวางหมุดหลักฐาน โดยอาศัยดาวเทียม
แผนที่สารบาญงานวางหมุดหลักฐาน โดยอาศัยดาวเทียม
๓. การรังวัดอัตราเปลี่ยนของระยะ (range rate method) ดาวเทียมที่ใช้จะติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ทำการรับส่งสัญญาณกับเครื่องมือทางพื้นดิน เรียกวิธีการรังวัดนี้ว่า ดอปเพลอร์เอฟเฟกต์ (doppler effect) ซึ่งอาศัยหลักการที่สัญญาณความถี่ ที่มีความถี่มากที่สุด เป็นระยะที่ใกล้ที่สุด โดยใช้ตำแหน่งที่ทำการรังวัดเป็นหลัก การกำหนดตำแหน่งด้วยดาวเทียม โดยวิธีดอปเพลอร์เอฟเฟกต์นี้ เป็นวิธีการที่ทันสมัย ทำการได้สะดวกรวดเร็ว กรมแผนที่ทหารได้ทำการรังวัด โดยวิธีนี้ มาตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๑๕ เป็นการทำงานร่วมกัน ระหว่างเจ้าหน้าที่ของสหรัฐอเมริกา กับกรมแผนที่ ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๑๖-๒๕๒๘ ได้งานทั้งสิ้น ๗๐ สถานี

การวางหมุดหลักฐานโดยอาศัยดาวเทียม จนถึงปัจจุบัน (พ.ศ. ๒๕๒๘)

การสำรวจทำแผนที่ โดยทั่วไปมุ่งหมายที่จะได้ตำแหน่งของจุดต่างๆ เมื่อต้องการรู้ตำแหน่งแท้จริงบนพื้นผิวโลก ต้องอาศัยการวัดทางดาราศาสตร์ สาขาคณิตดาราศาสตร์ ที่นักสำรวจใช้เกี่ยวกับการวัดหาเวลา เมริเดียนจริง ละติจูด และลองจิจูด นอกจากจะประยุกต์ไปใช้ทางจีออเดซี สิ่งที่ต้องการหานั้น ยังนำไปใช้ในการทำแผนที่บุกเบิก และสำรวจภูมิประเทศ ที่ต้องการใช้ในพื้นที่ที่ยังไม่มีหมุดหลักฐาน ซึ่งจะโยงยึดติดต่อมาได้สะดวก จากโครงข่ายหมุดหลักฐานทางจีออเดซี

ละติจูด ลองจิจูด ทางดาราศาสตร์ และทางจีออเดซี และการเบี่ยงเบนของเส้นดิ่ง

จากนิยามศัพท์ของเวลา ละติจูด ลองจิจูด และแอซิมัท ค่าของจำนวนที่วัดได้ ต้องมีการแก้ ด้วยเหตุที่มีการเบี่ยงเบนทิศทางเส้นดิ่งเฉพาะแห่ง ที่ทำการวัด เนื่องจากการแจกแจงมวลสารที่เปลือกโลกไม่สม่ำเสมอกัน ผลการวัดทางดาราศาสตร์ จึงรวมความเบี่ยงเบนเฉพาะแห่ง ที่เกิดจากการแจกแจงมวลสารที่เปลือกโลกไม่สม่ำเสมอกันเข้าไว้ด้วย

ปริมาณการเบี่ยงเบนเฉพาะแห่งวัดโดยตรง ไม่ได้ แต่ใช้วิธีการนิรนัยได้ โดยการเปรียบเทียบ กระหว่างตำแหน่งทางดาราศาสตร์ที่ได้จากการวัด กับตำแหน่งทางจีออเดซี คำนวณได้ด้วยการอ้างอิง ทรงวงรี ซึ่งมีรูปทรงเหมาะสมที่สุดกับพื้นที่ภูมิภาค ของโลกแถบนั้น

ดังนั้นในการคิดคำนวณความเบี่ยงเบนเฉพาะ แห่งที่จุดใด จึงจำเป็นต้องทำการวัดทางดาราศาสตร์ในบริเวณรอบๆ จุดที่ต้องการวัดหาความ เบี่ยงเบนเฉพาะแห่งนั้น ความคลาดเคลื่อนที่จุด ต่างๆ ไม่เท่ากัน มีปริมาณน้อยแต่ไม่ใคร่ถึงกับ เป็นศูนย์ การคิดคำนวณเรื่องนี้เป็นเรื่องสำคัญ ในการศึกษาวิจัยทางจีออเดซี

ต่อไปนี้จะได้กล่าวถึงความแตกต่างระหว่าง ละติจูดทางจีออเดซีกับละติจูดทางดาราศาสตร์

ให้ส่วนโค้ง อ น อ'' เป็นภาคตัดผ่าน เมริเดียนหนึ่งบนพื้นผิวโลก

น น' เป็นแกนขั้วโลก และ อ อ' เป็นแกน ศูนย์สูตรโลก

เมื่อโลกมีรูปทรงเป็นทรงกลมยุบที่ขั้ว เส้น โค้งนี้จะเป็นส่วนหนึ่งของวงรี

ที่จุด ก ขีดเส้น ข ก ข' ตั้งฉากกับเส้น โค้ง ก

ต่อ ก ถึง ศ ศูนย์กลางของวงรี



สมมติมีมวลสารใหม่มากเป็นเขาสูงรวมอยู่ ที่จุด ม

เส้นดิ่งที่ ก จะถูกดึงดูดไปทาง ม

เส้นดิ่งจะไม่อยู่ที่ ข' ก ข แต่จะไปอยู่ที่เส้น อื่น เช่น ค' ก ค การวัดทั้งหมดทางดาราศาสตร์ เพื่อหาละติจูด หลอดฟองน้ำระดับขั้นสุดท้ายจะ อยู่กลาง เมื่อระนาบเส้นสัมผัสตั้งได้ฉากกับเส้นดิ่ง จะเห็นได้ว่า ละติจูดที่เครื่องวัดชี้จะเป็นมุม ก ค อ และไม่ใช่ละติจูดจีออเดซี ก ข อ
แผนภาพแสดงความแตกต่างระหว่างละติจูดทางจีออเดซีกับละติจูดทางดาราศาสตร์
แผนภาพแสดงความแตกต่าง ระหว่างละติจูดทางจีออเดซีกับละติจูดทางดาราศาสตร์
ละติจูด ก ค อ เรียกว่า ละติจูดดาราศาสตร์ และความต่างกันระหว่างมุมนี้กับละติจูดจีออเดซี คือมุม ก ข ค ในรูปเป็นมุมเบี่ยงเบน ของเส้นดิ่ง ในทางละติจูด

ถ้ามวลสาร ม อยู่อีกด้านหนึ่งของเมริเดียน แต่ไม่อยู่ที่ระนาบเมริเดียนทีเดียว ก็จะมีการเบี่ยง เบนในเวลาเฉพาะท้องที่นั้น ฉะนั้นลองจิจูดดาราศาสตร์จะไม่ตรงกันกับลองจิจูดจีออเดซี

เมื่อจุดที่ทำการวัดไม่อยู่ที่ศูนย์สูตรโลก ความต่างกันระหว่างลองจิจูดดาราศาสตร์กับลองจิจูดจีออเดซี จะเป็นเหตุนำไปให้มีความต่างกัน ระหว่างแอซิมัทดาราศาสตร์กับแอซิมัทจีออเดซี เพราะเหตุได้มีการทำให้ระนาบวัดมุมทางราบเอียง เอนไปเล็กน้อยด้วย

ถ้า AA และ AG เป็นแอซิมัทดาราศาสตร์ และแอซิมัทจีออเดซี และ LA และ LG เป็น ลองจิจูดดาราศาสตร์และลองจิจูดจีออเดซีจะพิสูจน์ ได้ว่า

 

จุดที่ทำการวัดทั้งทางลองจิจูดกับแอซิมัท ดาราศาสตร์ และจีออเดซี มีชื่อว่า จุดลาพลาซ (Laplace point)

การสำรวจทางจีออเดซี

จีออเดซีเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์หลายสาขา และเกี่ยวข้องกับการวิจัยในเรื่องดังต่อไปนี้ คือ

(๑) การทำแผนที่
(๒) รูปทรง และขนาดของโลก
(๓) ความหนาแน่นของโลก
(๔) การผันแปรในแรงดึงดูดของโลก
(๕) ความเบี่ยงเบนของสายดิ่ง ที่เกิดจากการแจกแจงของมวลสาร อันไม่สม่ำเสมอบนผิว และเปลือกโลก
(๖) โครงสร้างของเปลือกโลก
(๗) ความหนาแน่นของแรงแม่เหล็ก และขนาดของความเบี่ยงเบนทางราบ (declination) และทางดิ่ง (dip)
(๘) การแปรผัน ในละติจูด เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทิศทาง ของแกนหมุนเวียนของโลก
(๙) การเคลื่อนที่ทางดิ่งของเปลือกโลก
(๑๐) การแปรผันในระดับน้ำทะเล

ความสำคัญของปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ จีออเดซีมีมาก บรรดาประเทศที่เจริญจึงต้องมี สถาบันการทำแผนที่ ซึ่งมีวัตถุประสงค์สำรวจ ทำแผนที่ของประเทศ ข้อมูลที่ได้จากการทำแผนที่ จะช่วยเพิ่มข้อมูลในการศึกษาวิจัยการคิดคำนวณ สัณฐานโลก

ผลงานการทำแผนที่ทางจีออเดซีของแต่ละ ประเทศที่เจริญนั้น จะได้รับการนำส่งให้สหภาพ จีออเดซีระหว่างประเทศ ใช้ร่วมมือกัน ในการวิจัยเรื่องรูปทรงและขนาดของโลกให้กระจ่างขึ้น

การสำรวจทางจีออเดซีมีวัตถุประสงค์ใน การทำการรังวัดอย่างละเอียด ตำแหน่งที่จุดบนผิวโลก ในระบบที่จุดเหล่านั้น อยู่ห่างไกลกันมาก ตำแหน่งที่จุดกำหนดวัดได้ทั้งในทางสัมพัทธ์กัน กับทางความยาวและแอซิมัทของเส้นต่อเนื่อง และในทางตรง จากค่าพิกัด ละติจูด ลองจิจูด และ ความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง

จุดจีออเดซีทั้งหลายนี้เป็นสถานีหมุดจุด บังคับ ซึ่งเป็นหลักฐานอ้างอิงในการทำแผนที่ รังวัดที่ดิน รังวัดภูมิประเทศ ใช้ในการอุทกศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และการรังวัดแผนที่อื่นๆ เพื่อ ให้ค่าผิดพลาดมีขีดจำกัด เพียงขยายต่อไปในระหว่างสถานีหมุดจีออเดซี

ขนาดพื้นที่สำรวจทางจีออเดซีกว้างใหญ่มาก จะเว้นไม่คิดเรื่องความโค้งของรูปทรงของโลกที่กำหนดใช้ไม่ได้เลย

สัณฐานของโลก

รูปทรงและขนาดของโลกเป็นเรื่องสำคัญ สำหรับการสำรวจทำแผนที่ มีการศึกษา และวิจัยกันมานาน พอสรุปได้ว่า โลกมีสัณฐานคล้ายทรงกลม และปัจจุบันมีเครื่องมือดีพอสมควร จะเริ่มทำการรังวัดตรวจสอบได้

ใน ค.ศ. ๑๗๓๕ ทางสถาบันนักวิชาการ ฝรั่งเศสได้ส่งนักสำรวจไปที่เปรูหนึ่งคณะ เพื่อวัด หาความยาวของละติจูดใกล้ศูนย์สูตรโลก และ ใน ค.ศ.๑๗๓๖ ได้ส่งไปที่แลปแลนด์ (Lapland) ใกล้ขั้วโลก เพื่อวัดหาความยาวของละติจูดใกล้ ขั้วโลก ได้ผลแสดงว่า ช่วงหนึ่งองศาที่บริเวณ ศูนย์สูตรยาวกว่าที่บริเวณขั้วโลก

ใน ค.ศ. ๑๗๔๑ ทางประเทศฝรั่งเศสได้ ทำการวางข่ายสามเหลี่ยมตั้งแต่เหนือสุดลงมาจน ถึงใต้สุดเป็นระยะทางมุม ๙ ํ ๔๐' ทางละติจูด และได้คำนวณความยาวของเมริเดียน และได้ผลกำหนดความยาวหน่วยการวัด ๑ เมตรเท่ากับ ๑/๔,๐๐๐,๐๐๐ ของรอบวงเมริเดียน

เมื่อสิ้นคริสต์ศตวรรษที่ ๑๘ จึงได้มีเครื่องมือ และวิธีการวัดที่ละเอียดดีพอสำหรับใช้ในการวัด และคำนวณหาขนาดรูปทรงของโลก ในเวลา ต่อมาได้มีการวัดทางจีออเดซีอีกมากในประเทศ อินเดีย และในทวีปยุโรป อเมริกา และแอฟริกา ทำให้ได้ความรู้เรื่องขนาด และรูปทรงของโลก ผล การวัดทางจีออเดซีแสดงชัดเจน ดังนี้ คือ สัณฐาน ของโลกคล้ายทรงกลมยุบที่ขั้ว รูปทรงคล้ายวงรี หมุนรอบตัวตามแกนสั้น แต่ผิวพื้นไม่สม่ำเสมอ ทางจีออเดซีให้ชื่อว่า จีออยด์ (geoid) เป็นรูป สมมติแบบหนึ่งของโลก ผิวพื้นของรูปทรงนี้ได้ จากการสมมติให้เปลือกโลกมีระดับเท่ากับระดับ น้ำทะเลปานกลางและทรงตัวนิ่ง และให้เส้นจีออยด์ลอดใต้พื้นทวีป ไปเชื่อมต่อกันทั่วทั้งโลก ซึ่ง ลักษณะของผิวพื้นจีออยด์จะเป็นแบบลูกคลื่น เนื่องจาก แรงดึงดูดของโลกในระหว่างที่เป็นทวีป และที่เป็นมหาสมุทรไม่เท่ากัน

โดยเหตุที่การคิดคำนวณทางจีออเดซี จะทำได้ด้วยความเที่ยง ละเอียดดีพอด้วยการใช้ทรงวงรี การคำนวณกำหนดรูปทรงสัณฐานของโลก จึงมุ่งไปที่จะให้ได้มิติของทรงวงรี ที่ใช้ได้ผลใกล้เคียงที่สุด กับรูปทรงสัณฐานจริง

การคิดคำนวณมิติรูปทรง

ผลการวัดทางจีออเดซี ได้รับการนำไปประยุกต์ใช้ ในการคำนวณมิติของรูปทรง คือ โดยการเปรียบเทียบค่าเชิงเส้น กับค่าเชิงส่วนโค้ง และโดยการวิเคราะห์พื้นที่

รูปทรงที่ไม่ใช่ขนาดนิรนัย ได้จากการศึกษา การเปลี่ยนแปรของความโน้มถ่วงของโลก โดยวิธี การวัดเส้นดิ่ง (pendulum observation)

โดยปกติการคำนวณกำหนดมิติใช้วิธีส่วนโค้ง ต่อไปนี้ คือผลกำหนดมิติทรงวงรีเฉพาะราย ที่มีชื่อ

ผลกำหนดมิติทรงวงรีเหล่านี้ ได้รับการนำ เสนอที่ประชุมสหภาพจีออเดซีและธรณีฟิสิกส์ เมื่อ ค.ศ. ๑๙๒๔ ที่กรุงมาดริด ประเทศสเปน ได้รับ ชื่อว่า รูปทรงระหว่างประเทศ (International ellip- soid)

ต่อมาได้มีการวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติม และได้ชื่อว่ารูปทรงสากลระหว่างประเทศ ค.ศ. ๑๙๖๗ แตกต่างกับรูปทรงใน ค.ศ. ๑๙๒๔ เล็กน้อย คือ กึ่งแกนยาวเท่ากับ ๖,๓๗๘,๑๖๐ เมตร การ ยุบที่ขั้ว ๑/๒๙๘.๒๕


รูปทรงครั้งหลังสุดที่มีกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ ใน ค.ศ. ๑๙๗๐-๑๙๗๙ ฝรั่งเศส และเยอรมัน ได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลวิถีโคจรดาวเทียม มีการรังวัดระยะ และทิศทางมากกว่า ๒๐๐,๐๐๐ ครั้ง วัดจากดาวเทียม ๒๑ ดวง และมีการรังวัดในสนาม จากสถานีจีออเดซีของโครงข่ายโลก

ผลที่ได้เป็นรูปทรงจีออยด์กริม ๒ (grim 2 geoid) กึ่งแกนยาวเท่ากับ ๖,๓๗๘,๑๕๕ เมตร และการยุบที่ขั้วเท่ากับ ๑/๒๙๘.๒๕๕ รูปทรง ซับซ้อนมากกว่าที่คิดไว้แต่ก่อน มีการยุบตัวหลายบริเวณ และการโป่งตัวก็มีหลายบริเวณ แต่ลักษณะยังคงมีความคล้ายคลึงลูกแพร์แบบคลุมเครื่อง
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป