29/08/2026
📡 LiDAR: จากสภาพพื้นที่จริงสู่แบบจำลองสามมิติสำหรับงานวิศวกรรม
LiDAR หรือ Light Detection and Ranging เป็นเทคโนโลยีสำรวจระยะไกลที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ตรวจวัดระยะทาง โดยทั่วไประบบจะคำนวณจากเวลาเดินทางไป-กลับของพัลส์เลเซอร์ หรือ Time-of-Flight ขณะที่เครื่องสแกนภาคพื้นดินระยะใกล้บางรุ่นใช้การวัดผลต่างเฟสของสัญญาณมอดูเลตต่อเนื่องแทน เมื่อประมวลผลร่วมกับตำแหน่งและทิศทางของเซนเซอร์ จึงสามารถระบุตำแหน่งสามมิติของจุดต่าง ๆ บนพื้นผิวได้
ผลลัพธ์พื้นฐานที่ได้เรียกว่า "Point Cloud" ซึ่งประกอบด้วยจุดจำนวนมากที่อ้างอิงตำแหน่งในระบบพิกัดสามมิติ แต่ละจุดอาจมีข้อมูลเพิ่มเติม เช่น ความเข้มของสัญญาณสะท้อน ลำดับและจำนวนครั้งของการสะท้อน และเวลาที่บันทึกข้อมูล ส่วนค่าสีนั้นไม่ได้มาจากเลเซอร์โดยตรง แต่ได้จากกล้องที่ติดตั้งร่วมหรือจากภาพถ่ายที่นำมาซ้อนทับภายหลัง
Point Cloud สามารถนำไปสร้างแบบจำลองของภูมิประเทศ อาคาร ถนน สะพาน อุโมงค์ พืชพรรณ และสิ่งก่อสร้างอื่น ๆ เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมได้อย่างละเอียด
🔹 จำแนกตามแพลตฟอร์มที่ติดตั้ง
1️⃣ การสแกนภาคพื้นดินแบบอยู่กับที่
Terrestrial Laser Scanning หรือ TLS ใช้เครื่องสแกนที่ติดตั้งบนขาตั้ง เหมาะกับการสำรวจอาคาร สะพาน อุโมงค์ พื้นที่ก่อสร้าง และโครงสร้างที่ต้องการรายละเอียดสูง
2️⃣ การสแกนแบบพกพาและสะพายหลัง
Handheld และ Backpack Scanning อาศัยอัลกอริทึม SLAM ประมวลผลตำแหน่งขณะเดินสแกนต่อเนื่อง เก็บข้อมูลได้เร็วกว่า TLS หลายเท่า เหมาะกับอาคารหลายชั้น อุโมงค์ เหมือง และพื้นที่ที่ต้องเข้าถึงหลายห้อง โดยแลกกับความถูกต้องที่ต่ำกว่าการตั้งสแกนแบบอยู่กับที่
3️⃣ การสแกนภาคพื้นดินแบบเคลื่อนที่
Mobile Laser Scanning หรือ MLS ติดตั้งเซนเซอร์บนรถ เรือ หรือแพลตฟอร์มเคลื่อนที่ และมักทำงานร่วมกับ GNSS และ IMU เหมาะกับการสำรวจแนวถนน เครื่องหมายจราจร ราวกันอันตราย ระยะเคลียร์ และทรัพย์สินภายในเขตทาง
4️⃣ การสำรวจทางอากาศ
Airborne LiDAR ติดตั้งบนเครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ หรืออากาศยานไร้คนขับ เหมาะสำหรับสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่ ภูมิประเทศซับซ้อน หรือบริเวณที่เข้าถึงจากภาคพื้นดินได้ยาก ดังนั้น UAV LiDAR จึงถือเป็นรูปแบบหนึ่งของ Airborne LiDAR
5️⃣ การสำรวจจากอวกาศ
Spaceborne LiDAR เช่นระบบ ATLAS บนดาวเทียม ICESat-2 และระบบ GEDI ใช้สำรวจระดับความสูงของพื้นผิว ความสูงเรือนยอด และปัจจุบันนำมาประยุกต์กับการสำรวจความลึกบริเวณชายฝั่งได้ด้วย
🔹 จำแนกตามความยาวคลื่นและการใช้งาน
▪️ Topographic LiDAR
ใช้เลเซอร์ช่วงใกล้อินฟราเรด ประมาณ 1064 นาโนเมตร ซึ่งถูกน้ำดูดกลืน จึงใช้สำรวจภูมิประเทศและสิ่งก่อสร้างบนบก
▪️ Bathymetric LiDAR
ใช้เลเซอร์สีเขียวที่ความยาวคลื่นประมาณ 532 นาโนเมตร ซึ่งเดินทางผ่านน้ำได้ดีกว่า จึงนำมาสำรวจระดับท้องทะเล แม่น้ำ หรือพื้นที่ชายฝั่งได้ ในทางปฏิบัติระบบส่วนใหญ่ยิงเลเซอร์สองความยาวคลื่นพร้อมกัน คือเลเซอร์สีเขียวสำหรับอ่านท้องน้ำ และเลเซอร์อินฟราเรดสำหรับอ่านตำแหน่งผิวน้ำ เพื่อนำไปแก้ค่าการหักเหของแสงและความเร็วแสงในน้ำ หากขาดข้อมูลผิวน้ำ ค่าความลึกที่ได้จะคลาดเคลื่อน
ข้อสังเกตสำคัญคือ Bathymetric LiDAR ไม่ใช่การจำแนกตามแพลตฟอร์ม เพราะโดยทั่วไปติดตั้งบนอากาศยาน จึงจัดเป็น Airborne Lidar Bathymetry
ความลึกที่วัดได้นิยมอ้างอิงเป็นจำนวนเท่าของระยะมองเห็นใต้น้ำ หรือ Secchi Depth
- เซนเซอร์แบบ Topo-bathymetric ประมาณ 1 ถึง 2 เท่า
- เซนเซอร์ Bathymetric เฉพาะทาง ประมาณ 3 เท่า
- ระบบจากดาวเทียม ประมาณ 1 เท่า
นอกจากความขุ่นของน้ำแล้ว ลักษณะท้องน้ำก็มีผลมาก ทรายสีอ่อนหรือกรวดสะท้อนแสงได้ดีจึงวัดได้ลึกกว่า ขณะที่โคลนหรือพืชน้ำสีเข้มทำให้วัดได้ตื้นลง
🏗️ LiDAR สนับสนุนงานวิศวกรรมโยธาได้หลายด้าน
✅ จัดทำข้อมูลภูมิประเทศและแบบจำลองระดับความสูง
✅ สำรวจแนวถนน ทางรถไฟ สะพาน อุโมงค์ และระบบสาธารณูปโภค
✅ จัดทำแบบจำลองสภาพก่อสร้างจริงหรือ As-built Model
✅ ตรวจสอบระยะเคลียร์ของสะพานและโครงสร้างเหนือทาง
✅ คำนวณปริมาตรดินตัด ดินถม และกองวัสดุ
✅ ติดตามความก้าวหน้าและตรวจสอบความคลาดเคลื่อนของงานก่อสร้าง
✅ ประเมินการเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศ การกัดเซาะ และพื้นที่เสี่ยงภัย
✅ สนับสนุนการสร้างแบบจำลองสำหรับ GIS, CAD, BIM และ Digital Twin
✅ ติดตามการเคลื่อนตัวหรือการเปลี่ยนรูปของโครงสร้างจากการสแกนหลายช่วงเวลา โดยการวิเคราะห์มักอาศัยการเฉลี่ยจุดจำนวนมากหรือการปรับพอดีผิว มากกว่าการเปรียบเทียบจุดต่อจุด เนื่องจากความถูกต้องของจุดเดี่ยวมักหยาบกว่าค่าการเคลื่อนตัวที่ต้องการวัด
🌳 LiDAR มองเห็นพื้นดินใต้ต้นไม้ได้จริงหรือไม่
LiDAR บางระบบสามารถบันทึกสัญญาณสะท้อนกลับหลายครั้งจากพัลส์เดียว ทำให้จุดสะท้อนอาจมาจากเรือนยอดไม้ กิ่งไม้ พุ่มไม้ และพื้นดิน เมื่อนำ Point Cloud มาจำแนกประเภท จึงสามารถเลือกเฉพาะจุดที่เป็นพื้นดินเพื่อสร้าง Bare-earth Digital Elevation Model หรือแบบจำลองระดับพื้นดินที่ตัดพืชพรรณและสิ่งปลูกสร้างออกแล้ว
อย่างไรก็ตาม ความสามารถนี้ไม่ได้มีในทุกระบบ เครื่องสแกนที่ใช้หลักการวัดผลต่างเฟสจะให้สัญญาณสะท้อนได้เพียงครั้งเดียวต่อพัลส์ ขณะที่ระบบแบบ Full-waveform บันทึกรูปคลื่นสะท้อนทั้งหมด จึงแยกวัตถุที่อยู่ใกล้กันได้ละเอียดกว่า
ที่สำคัญคือ LiDAR ไม่ได้มองทะลุวัตถุทึบ และไม่สามารถรับประกันว่าจะตรวจพบพื้นดินใต้พืชพรรณได้ทุกพื้นที่ โดยเฉพาะบริเวณที่มีเรือนยอดหนาแน่นมากหรือไม่มีช่องให้ลำแสงเลเซอร์เดินทางถึงพื้น
⚠️ จุดหนาแน่นไม่ได้หมายความว่าข้อมูลจะแม่นยำเสมอไป
ความถูกต้องของข้อมูล LiDAR ขึ้นอยู่กับหลายองค์ประกอบ ได้แก่
- สมรรถนะและการสอบเทียบเซนเซอร์
- ความสูง ความเร็ว และมุมที่ใช้สำรวจ
- ความถูกต้องของ GNSS และ IMU สำหรับระบบเคลื่อนที่
- การวางจุดควบคุมและจุดตรวจสอบภาคสนาม
- ลักษณะและความสามารถในการสะท้อนแสงของพื้นผิว
- ความหนาแน่นและการกระจายตัวของจุด
- การเชื่อมต่อชุดข้อมูลและการปรับแก้แนวสแกน
- ระบบพิกัดและหลักฐานทางระดับ
- วิธีจำแนกและประมวลผล Point Cloud
มาตรฐานที่ใช้อ้างอิงกันในระดับสากลคือ ASPRS Positional Accuracy Standards for Digital Geospatial Data ฉบับที่ 2 ปี 2023 ซึ่งกำหนดแนวทางไว้ชัดเจน
- แยกรายงานความถูกต้องทางดิ่งเป็น NVA สำหรับพื้นที่ไม่มีพืชปกคลุม และ VVA สำหรับพื้นที่มีพืชปกคลุม โดย NVA ใช้เป็นเกณฑ์ตัดสินรับหรือไม่รับงาน ส่วน VVA ให้รายงานตามค่าที่ตรวจวัดได้ แต่ไม่ใช้เป็นเกณฑ์ปฏิเสธงาน
- รายงานค่าความคลาดเคลื่อนในรูป RMSE โดยฉบับที่ 2 ได้ตัดการรายงานที่ระดับความเชื่อมั่น 95 เปอร์เซ็นต์ออกแล้ว
- ใช้จุดตรวจสอบอิสระอย่างน้อย 30 จุด และจุดตรวจสอบต้องมีความถูกต้องดีกว่าผลงานที่ตรวจอย่างน้อย 2 เท่า
- ตรวจสอบความถูกต้องสัมพัทธ์ระหว่างแนวสแกนที่ซ้อนทับกัน ควบคู่ไปกับความถูกต้องเชิงสัมบูรณ์
ก่อนนำข้อมูลไปออกแบบ ตรวจรับงาน หรือประเมินพฤติกรรมของโครงสร้าง จึงควรกำหนดระดับความถูกต้องที่ต้องการไว้ตั้งแต่ขั้นตอนจัดทำขอบเขตงาน ตรวจสอบด้วยจุดอ้างอิงอิสระ และรายงานค่าความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐานที่เหมาะสมกับโครงการ
กล่าวได้ว่า LiDAR ไม่ได้มีคุณค่าเพียงการสร้างภาพสามมิติที่สวยงาม แต่เป็นกระบวนการเปลี่ยนสภาพแวดล้อมจริงให้เป็นข้อมูลเชิงปริมาณ ซึ่งสามารถใช้ตรวจวัด เปรียบเทียบ วิเคราะห์ และสนับสนุนการตัดสินใจทางวิศวกรรมได้อย่างเป็นระบบ
#วิศวกรรมโยธา #งานสำรวจ #ตรวจสอบอาคาร #เทคโนโลยีวิศวกรรม