ยีออเดซี หรือที่เรียกกันว่าภูมิมาตรศาสตร์ในภาษาไทย คือการศึกษารูปร่าง สัณฐาน และลักษณะเฉพาะต่าง ๆ ของโลก ผ่านศาสตร์การรังวัด เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลที่มีความถูกต้องสูง โดยผลลัพธ์แรกสุด (Primary Result) ที่ได้จากการรังวัดก็คือ ตำแหน่ง หรือค่าพิกัดในระบบพิกัดต่าง ๆ ซึ่งจะสามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์หรือ Applications ที่เป็นประโยชน์ต่อการใช้งานและอำนวยความสะดวกต่อไป เช่น แผนที่โลก และแผนที่ภูมิประเทศแบบต่าง ๆ ที่ในปัจจุบัน ได้ถูกพัฒนาจนกระทั่งกลายเป็นแผนที่ดิจิตอลบนอุปกรณ์สื่อสาร ซึ่งมีความสามารถประมวลผลข้อมูลพิกัดตำแหน่งจากการรับสัญญาณดาวเทียม GNSS (Global Navigation Satellite System) ให้ใช้งานเป็นระบบนำทางอัตโนมัติได้ เป็นต้น

43geodesy fig1a gnss 43geodesy fig1b ggmaps


ภาพที่ 1 ( ซ้าย ) การรับสัญญาณจากดาวเทียมด้วยเครื่องรับสัญญาณ GNSS
https://www.gim-international.com/themes/gnss )
( ขวา ) แผนที่ดิจิตอลบนอุปกรณ์สื่อสาร

คนไทยอาจจะรู้จักเทคนิคของงานยีออเดซี ในรูปแบบของวิศวกรรมสำรวจ การทำแผนที่ และการนำทาง ซึ่งสามารถทำได้ด้วยเครื่องมือและเทคนิคที่แตกต่างกันไปเช่น การใช้กล้องระดับ (Level) และไม้สต๊าฟ (Staff) ดังภาพที่ 2 (ซ้าย) ในการถ่ายค่าความสูงภูมิประเทศจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เพื่อให้ทราบความสูงภูมิประเทศของพื้นที่ต้องการ หรือการทำแผนที่ภูมิประเทศด้วยกล้อง Total Station ดังภาพที่ 2 (ขวา) แผนที่และพิกัดตำแหน่งที่ได้จากงานสำรวจ ที่เป็นผลลัพธ์ลำดับแรกของศาสตร์ยีออเดซี เมื่อพัฒนากระบวนการวัดร่วมกับการใช้เครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงขึ้น ก็จะทำให้ผลลัพธ์ที่ได้มีความถูกต้องสูงขึ้น แล้วจึงนำไปวิเคราะห์และศึกษา ให้ได้ผลลัพธ์ในลำดับต่อมา เพื่อใช้บันทึกและติดตามการเปลี่ยนแปลงของโลกในบริบทต่าง ๆ เช่น การวางตัวของโลกในอวกาศ (ภาพที่ 3) การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก เป็นต้น ทั้งสิ้นล้วนเป็นผลลัพธ์ทางยีออเดซี

43geodesy fig2a ส่องกล้อง 43geodesy fig2b กล้องtotal


ภาพที่ 2 ( ซ้าย ) การทะงานระดับด้วยกล้องระดับและไม้สต๊าฟ ( https://celebrating200years.noaa.gov/transformations/ht_mod/image1.html
( ขวา ) กล้อง Total Station ( https://gc.trimble.com/product/trimble-rts-series-robotic-total-stations )

ปัจจุบันมีการใช้แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุในอวกาศเป็นวัตถุอ้างอิงในการรังวัด เพื่อให้การสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงของโลกสมบูรณ์ขึ้น และคงไว้ซึ่งข้อมูลที่มีความแม่นยำสูง เรียกวิธีการรังวัดเหล่านี้ว่า เทคนิครังวัดยีออเดซีอวกาศ (Space Geodetic Techniques) การได้มาซึ่งพิกัดตำแหน่งจากการรับสัญญาณดาวเทียม GNSS ก็เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีกลุ่มนี้ด้วย

        กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่กำลังดำเนินการสร้างขึ้น ภายใต้โครงการแรงดี (RANGD: Radio Astronomical Network and Geodesy for Development) ของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) นั้นก็จะถูกใช้งานร่วมกับกล้องฯ อื่นทั่วโลก เพื่อสังเกตการณ์ด้วยเทคนิค VLBI (Very Long Baseline Interferometry) และระบบกล้องโทรรทรรศน์วิทยุเพื่อการสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงของโลก หรือกล้องโทรทรรศน์วิทยุวีกอส (VGOS: VLBI Geodetic Observing System) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในกลุ่มการรังวัดยีออเดซี ที่มีความสำคัญทั้งระดับชาติและระดับโลก เนื่องจากผลลัพธ์ที่ได้จากการสังเกตการณ์ของเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ไม่ว่าจะเป็น VLBI หรือวีกอส จะสามารถนำไปวิเคราะห์เพื่อการศึกษาค่าต่าง ๆ ของโลกได้ อาทิ ค่าตัวแปรการวางตัวของโลกในอวกาศในแกนสามมิติ (Earth Orientation Parametres) ระยะเวลาที่โลกใช้ในการหมุนรอบตัวเองที่ความละเอียดระดับไมโครวินาที (dUT1) และที่สำคัญคือพิกัดตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงระดับมิลลิเมตร ซึ่งสามารถนำมาใช้ศึกษาการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกได้

43geodesy fig3 vgos

ภาพที่ 3 กล้องโทรทรรศน์วิทยุระบบ VGOS ( REAGE VGOS antenna at Yebes Observatory , Spain )

ภายในบริเวณหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุของโครงการแรงดี ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ ขนาด 40 เมตร กล้องโทรทรรศน์วิทยุวีกอส ขนาด 13 เมตร และยังมีสถานีรับสัญญาณดาวเทียม GNSS อยู่ด้วย เมื่อสามารถทำการหาความสัมพันธ์ทางตำแหน่งบนพื้นผิวโลก (Local Ties) ของสามเครื่องมือนี้ได้ จะทำให้หอสังเกตการณ์ฯ นี้ กลายเป็นสถานีอ้างอิงทางตำแหน่งที่เชื่อมเทคนิครังวัดยีออเดซีอวกาศไว้ด้วยกัน สามารถพัฒนาให้เป็นสถานีอ้างอิงบนกรอบอ้างอิงนานาชาติของโลก (International Terrestrial Reference Frame, ITRF) ได้เป็นสถานีแรกของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

43geodesy fig4 แผนภูมิตัวแปรgeodesy

ภาพที่ 4 แผนภูมิแสดงตัวแปรการวางตัวของโลกในอวกาศ
https://www.researchgate.net/figure/Earth-orientation-parameters_fig1_289388318 )

พันธกิจด้านยีออเดซีในประเทศไทย (Geodesy Missions)

        ในปัจจุบัน กรมแผนที่ทหาร (RTSD) และกรมที่ดิน (DOL) คือหน่วยงานรัฐฯ ที่รับผิดชอบในงานสำรวจรังวัดทั้งภาคพื้นดินและน่านฟ้าไทย เพื่อจัดทำแผนที่ภูมิประเทศ ทั้งสำหรับการใช้งานของหน่วยงานราชการและสาธารณะ โครงข่ายยีออเดซีแห่งชาติได้ถูกก่อตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1991 โดยหมุดหลักฐานดาวเทียม GNSS ได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่นั้น โครงข่ายได้ถูกปรับให้สอดคล้องกับกรอบพื้นฐานอ้างอิงตำแหน่งสากล 2000 (ITRF2000) รูปภาพที่ 5 ได้แสดงโครงข่ายในลำดับชั้นต่าง ๆ ที่ได้ถูกจัดตั้งขึ้นแล้วในประเทศไทย

  1. โครงข่ายอ้างอิง Reference Network (8 FGCC class-A)
  2. โครงข่ายปฐมภูมิ Primary Network (11 FGCC class-B)
  3. โครงข่ายทุติยภูมิ Secondary Network (94 FGCC class-B)

เครือข่ายทั้งหมดมีค่าคลาดเคลื่อนวงรอบปิดไม่เกิน 1 ส่วนในล้านส่วน

43geodesy fig5ab โครงข่ายไทย

ภาพที่ 5 ( ซ้าย ) โครงข่ายอ้างอิงถูกแสดงในสีแดง และโครงข่ายปฐมภูมิถูกแสดงในสีเขียว ( ขวา ) โครงข่ายทุติยภูมิ

ความตระหนักในการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกและการรังวัดในทางยีออเดซีของประเทศไทย ได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นับตั้งแต่แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในปี ค.ศ. 2004 ณ มหาสมุทรอินเดีย ที่ได้ส่งผลกระทบให้ภาคใต้, ภาคกลาง และภาคเหนือของประเทศไทยได้เคลื่อนตัวไป 25, 8 และ 3 เซนติเมตร ตามลำดับ (RTSD, 25th IUGG, 2011) การตรวจสอบการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกที่ประเทศไทยตั้งอยู่ ได้แก่ แผ่นยูเรเซียนและแผ่นซันดาร์ (ภาพที่ 6) ให้ได้แม่นยำมากขึ้น จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีทางยีออเดซี อย่าง VLBI เพื่องานยีออเดซี (Geodetic VLBI) ที่ให้ความถูกต้องทางตำแหน่งในระดับมิลลิเมตร รวมถึงยังสามารถใช้ตรวจสอบและทำงานร่วมกับเครือข่ายสถานี GNSS ที่มีอยู่เดิม เพื่อการพัฒนาของระบบพิกัดของประเทศไทยโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความแม่นยำของเครือข่าย ให้แม่นยำถึงระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรต่อปี และพัฒนาให้ระบบพิกัดของชาติ สอดคล้องกับกรอบพื้นฐานอ้างอิงตำแหน่งสากลในปัจจุบัน (ITRF2014) และก้าวทันการเปลี่ยนแปลงในอนาคต นอกจากนี้ยังต้องการที่จะร่วมสังเกตการณ์กับเครือข่ายสากล เพื่อหาตัวแปรสัคัญต่าง ๆ ทางยีออเดซีทั้งบริเวณประเทศไทย ภูมิภาค และสนับสนุนศาสตร์ด้านยีออเดซีเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืนในระดับนานาชาติต่อไป

43geodesy fig6 แผ่นเปลือกโลก

ภาพที่ 6 แผนที่แผ่นเปลือกโลกในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้