การใช้กล้องวัดมุม (Theodolite) ในการวัดลมระดับสูงเมื่อไร้ GNSS

การใช้กล้องวัดมุม (Theodolite) ในการวัดลมระดับสูงเมื่อไร้ GNSS

               ในสถานการณ์ที่การพึ่งพาระบบดาวเทียมระบุตำแหน่ง (GNSS) อาจถูกจำกัด เช่น ในบริบททางทหารหรือสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยง การวัดความเร็วและทิศทางลมในชั้นบรรยากาศระดับสูง (upper winds) ยังคงมีความสำคัญ กล้องวัดมุม (Theodolite) เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ยังคงมีบทบาทสำคัญในงานนี้ โดยเฉพาะเมื่อระบบ GNSS ไม่สามารถใช้งานได้ ข้อมูลจากการศึกษาล่าสุดโดย Jolanta Siewert และ Janusz Jasiński ชี้ให้เห็นถึงขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนของเครื่องมือที่ยอมรับได้เพื่อให้การวัดมีความน่าเชื่อถือ

วิธีการวัดและปัจจัยด้านความแม่นยำ:

การวัดลมระดับสูงด้วยกล้อง Theodolite ทำได้โดยการติดตามบอลลูนตรวจอากาศที่ลอยขึ้นไป จากนั้นทำการวัด มุมราบ (Azimuth) และ มุมดิ่ง (Elevation) ของบอลลูน ณ ช่วงเวลาที่กำหนด เมื่อทราบอัตราการลอยตัวที่ทราบ จะสามารถคำนวณความสูง ระยะทาง และพิกัดของบอลลูนได้ และนำไปสู่การหาความเร็วและทิศทางลมจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง อย่างไรก็ตาม ความคลาดเคลื่อนในการวัดมุมเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อความถูกต้องของข้อมูลลมที่คำนวณได้

งานวิจัยได้วิเคราะห์และกำหนดว่า เพื่อให้ข้อมูลความเร็วและทิศทางลมที่วัดได้สอดคล้องกับมาตรฐานขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) กล้องวัดมุมควรมีความแม่นยำเชิงเครื่องมืออยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้คือ:

• ความคลาดเคลื่อนของมุมราบ (Azimuth): ไม่เกิน ±0.1°
• ความคลาดเคลื่อนของมุมดิ่ง (Elevation): ไม่เกิน ±0.1°

ซึ่งความคลาดเคลื่อนของมุมในระดับนี้จะส่งผลให้ความผิดพลาดในการคำนวณความเร็วลมไม่เกิน ±13 m/s ตามมาตรฐาน WMO

ผลลัพธ์และการประยุกต์ใช้:

          ผลการศึกษาพบว่า กล้องวัดมุมที่มีความแม่นยำ ±0.1° นั้นเพียงพอ สำหรับการวัดความเร็วลมระดับสูงได้ถึงประมาณ 4000 เมตร โดยความแม่นยำของข้อมูลลมขึ้นอยู่กับความถูกต้องในการวัดมุมเป็นสำคัญ แม้ว่าความคลาดเคลื่อนโดยรวมจะมีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อความเร็วลมหรือความสูงของบอลลูนเพิ่มขึ้นก็ตาม

       แหล่งที่มาหลักของความผิดพลาดในการวัด ได้แก่ ความแม่นยำในการเล็งติดตามบอลลูน การประเมินความสูงของบอลลูนที่คลาดเคลื่อน และความไม่ถูกต้องของตัวกล้องวัดมุมเอง การใช้ซอฟต์แวร์ที่เหมาะสมช่วยในการประมวลผลและลดข้อผิดพลาดจากการคำนวณได้

สรุปได้ว่า กล้อง Theodolite ยังคงเป็นเครื่องมือทางเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับการวัดความเร็วลมในสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถพึ่งพา GNSS ได้ โดยมีเงื่อนไขสำคัญคือต้องมั่นใจว่าความแม่นยำของกล้องอยู่ในเกณฑ์ ±0.1° หรือดีกว่า ดังนั้น การสอบเทียบกล้องอย่างสม่ำเสมอ โดยเฉพาะการตรวจสอบข้อผิดพลาดสำคัญเช่น collimation error และ vertical circle index จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง หากพบว่ากล้องมีความคลาดเคลื่อนเกินเกณฑ์ ควรได้รับการปรับเทียบหรือซ่อมแซมทันที เพื่อให้ได้ข้อมูลความเร็วและทิศทางลมที่ถูกต้องและเชื่อถือได้

แหล่งที่มา: Jolanta Siewert และ Janusz Jasiński , Bulletin of the Military University of Technology, Vol. 73, No. 3, 2024