แปลงรูปแบบไฟล์แบบจำลองความสูงจีออยด์ TGM2017 เป็น GEM เพื่อใช้ในโปรแกรม SKI-Pro & LGO

ที่ผ่านมาผมได้จัดทำรูปแบบไฟล์ TGM2017 จากต้นฉบับเดิมให้มีรูปแบบหลากหลายสามารถนำไปใช้ในโปรแกรมต่างๆ เช่น รูปแบบ GTX, GGF ส่วนรูปแบบ PGM ที่เอื้อเฟื้อจัดทำโดยดร.ไพศาล สันติธรรมนนท์ แต่ก็มีน้องๆทัดทานมาว่ารูปแบบ Leica Geoid Model (GEM) น่าจะยังไม่มีคนจัดทำ

Leica Geoid Model Reader

ผมพยายามหารูปแบบข้อกำหนด Leica Geoid Model (GEM) โชคไม่ดีเลย ไม่มีเอกสารเผยแพร่ แต่มีโปรแกรมจาก Leica ออกมานานร่วมๆสิบกว่าปีแล้วชื่อ Geoid Model Reader จากแหล่งที่ไม่ใช่ทางการ ผมดาวน์โหลดและพยายามสแกนหาไวรัสหรือมัลแวร์แต่ไม่พบ จึงลองติดตั้งดูและค้นหาวิธีการใช้จากผู้ใช้ท่านอื่นในอินเทอร์เน็ตก็เห็นอยู่บ้าง พบว่าต้องการไฟล์แอสกี้ของโมเดลจีออยด์ในรูปแบบที่ต่างจากของทีมงานผู้จัดทำ TGM2017 (เครดิต: ดร.พุทธิพล ดำรงชัยและคณะ) ได้จัดทำไว้

รูปแบบไฟล์แอสกี้ต้นฉบับ TGM2017

ขอย้อนไปยังรูปไฟล์แอสกี้ที่ทางดร.พุทธิพลและคณะได้จัดทำไว้ลักษณะเป็นความสูงจีออยด์ (Geoid Separation – N) ปูเรียงในลักษณะแถวและคอลัมน์ 1200 แถว x 780 คอลัมน์ โดยที่แต่ละจุดอยู่ห่างกัน 1 ลิปดา โดยจุดเริ่มต้นอยู่ที่ด้านล่างซ้ายแลตติจูด 3 องศาและลองจิจูด 95 องศา ไปสิ้นสุดที่ด้านบนขวาที่แลตติจูด 22.983333333333317 องศา ลองจิจูด 107.9833333333326 องศา

รูปแบบไฟล์แอสกี้สำหรับ Geoid Model Reader

ส่วนไฟล์แอสกี้ที่โปรแกรม Geoid Model Reader ต้องการคือแถวละจุดและมีค่าพิกัดกำกับตัวอย่างเช่น latitude, longitude, geoid separation ดังนั้นผมเลยออกแรงนิดโดยการเขียนสคริปต์ไพทอน มาอ่านไฟล์ต้นฉบับของ TGM2017 มาทั้งหมดแล้วเขียนค่าพิกัดละติจูดและลองจิจูดใส่ไปทุกจุดให้ครบ 1200 x 780 = 936000 จุด

สคริปต์ไพทอนแปลงรูปแบบไฟล์แอสกี้

สำหรับสคริปต์ไพทอนนั้นมีขนาดสั้นๆเข้าใจง่าย ผมสร้างโฟลเดอร์ขึ้นมา แล้วนำไฟล์แอสกี้ต้นฉบับ “TGM2017.ASC” ก๊อปปี้มาไว้ จากนั้นสร้างสคริปต์ภาษาไพทอนตั้งชื่อว่า “rtsd2asc_for_gem.py“

import struct
import csv
start_lat = 3.0
start_long = 95.0
spacing = 1/60.0  # 1 minute spacing row and column.
rows = 1200
columns = 780
def readRTSDAsciiFile():
    geoid = []
    with open('tgm2017.asc', 'r') as f:
        geoid = [[float(n) for n in line.split()] for line in f] #2D list, one list contain one row.
    #TGM2017 was organized already from lowest row (min latitude) to highest row (max latitude).
    return geoid

def writeAsciiFileForGem(geoid):
    slat = start_lat
    slong = start_long
    with open('tgm2017_for_gem.csv', 'w', newline='') as f:
        for row in geoid:
            for col in row:
                writer = csv.writer(f, delimiter=',')
                writer.writerow([slat, slong, col])
                slong += spacing
            slong = start_long
            slat += spacing

# main program	
g = readRTSDAsciiFile()
writeAsciiFileForGem(g)
print("Writed ascii file for Geoid Model Reader (*.GEM) already.")

ถ้าดูโฟลเดอร์จะเห็นไฟล์ดังนี้

รันสคริปต์ไพทอน

ใช้ “Command Prompt” ของวินโดส์ แล้วรันสคริปต์

python rtsd2asc_for_gem.py

จะได้ไฟล์แอสกี้ “tgm2017_for_gem.csv” ที่มีขนาดประมาณ 42 MB

ติดตั้งและรัน Geoid Model Reader

เมื่อดาวน์โหลดโปรแกรมมาแล้วทำการติดตั้งก็ทำได้ง่าย จากนั้นรันจะเห็นหน้าตาโปรแกรม ดูที่ปีลิขสิทธิ์ โปรแกรมน่าจะออกมาในปี 2007 ณ ตอนนี้ก็ผ่านมา 13 ปีแล้ว

สร้างไฟล์สำหรับ System 1200

ผมเปิดไฟล์แอสกี้ที่ได้จากการรันสคริปต์ จากนั้นตั้งค่าตามรูปด้านล่าง โดยที่ spacing คือระยะห่างของแต่ละจุด 1 ลิปดา = 1/60 = 0.0166666666666667 ในเบื้องต้นเลือกอุปกรณ์เป็น “System 1200” ตรง Interpolation Method เลือก “16 points” หรือ bi-spline เลือก Filter เป็น “Use Import Wizard” จากคลิก “Read” เพื่อให้วิซาร์ดถามเราไปทีละขั้น

ขั้นนี้จะใช้เมาส์ปุ่มขวาคลิกที่หัวคอลัมน์กำหนดเป็น latitude, longitude, separation

เมื่อตั้งหัวคอลัมน์เสร็จดังรูปข้างล่าง จากนั้นคลิก “Next” โปรแกรมจะเริ่มอ่านไฟล์แอสกี้ที่เราเตรียมไว้

เมื่ออ่านเสร็จโปรแกรมจะแสดงจำนวนแถวหรือจุดทั้งหมด 936000 ที่อ่านมา แต่หน่วยที่แสดงออกมาคือ “cm” ทำให้ผมงงพอสมควรมันคืออะไร ถ้าดูของคนอื่นที่ใช้โปรแกรมนี้มันแสดงเป็น “mm” เอาละทิ้งประเด็นนี้ไว้ก่อน

ผมเปิดดูโฟลเดอร์ที่เก็บสคริปต์และไฟล์แอสกี้

จะได้ไฟล์ที่มีส่วนขยาย GEM คือไฟล์ “tgm2017_for_gem.GEM” ผมเปลี่ยนชื่อใหม่เป็น “TGM2017_s1200.GEM” ให้สอดคล้องกับอุปกรณ์ System 1200 ที่ได้เลือกไว้ตั้งแต่ต้น

สร้างไฟล์สำหรับ System 500

เนื่องจากคู่มือ Geoid Model Reader ระบุว่าถ้าอุปกรณ์รันเฟิร์มแวร์รุ่นเวอร์ชั่นน้อยกว่า 4.0 ให้เลือก Interpolation Method เป็น 9 points หรือ bi-quadratic ส่วนคู่มือไปอ่านได้ที่ลิ๊งค์นี้ ผมตั้งค่าตามรูปด้านล่างแล้วดำเนินการเหมือนขั้นตอนที่กล่าวมาข้างต้นจนเสร็จ

จะได้ไฟล์ GEM มาอีกตัว ผมเปลี่ยนชื่อใหม่เป็น “TGM2017_s500.GEM” สุดท้ายในโฟลเดอร์จะมีไฟล์ GEM สองรุ่นสำหรับอุปกรณ์ที่รันเฟิร์มแวร์เวอร์ชั่นน้อยกว่า 4.0 คือ “TGM2017_s500.GEM” และสำหรับอุปกรณ์ที่รันเฟิร์มแวร์ตั้งแต่เวอร์ชั่น 4.0 คือไฟล์ “TGM2017_s1200.GEM“

การนำไปใช้ประยุกต์ใช้งาน

ผมลอง Leica Geo Model (LGO) เนื่องจากไม่ได้ใช้งานมาเป็นเวลานานแล้วค่อนข้างจะงกเงิ่นๆพอสมควร ผมเอาโปรเจคเก่าเป็นงานรังวัด GNSS มาลองรันดู เนื่องจากอุปกรณ์เป็นของ trimble จึงต้องแปลงไฟล์ที่รังวัดมาเป็น rinex

copy ไฟล์ gem ทั้งสองไฟล์ไปไว้ที่ “C:\ProgramData\Leica Geosystems\LGO\Geoids” จากนั้นตั้งค่าระบบพิกัดใน Coordinate Systems Management ดังรูปด้านล่าง

ผมตั้งเบสที่หมุด “A102190” จากนั้นทำการคำนวณ Processing baseline ตลอดจน Adjust Network แล้วลองคำนวณ Geoid separation (N) ที่จุดนี้ดูได้ค่า N = -27.5826 เมตร

ผมลองเทียบกับ Surveyor Pocket Tools โดยใช้ทูลส์ “Geoid Height” ได้ค่า N = -27.5837 เมตร ต่างกับที่คำนวณด้วย LGO เพียง 1.1 มม. ถือว่าต่างกันเล็กน้อยมาก และประเด็นที่ผมทิ้งไว้ตอนสร้างไฟล์ GEM จาก Geoid Model Reader ตอนเสร็จที่โปรแกรมสรุปว่าหน่วยเป็น cm คงไม่มีผลอะไร เพราะค่าออกมาเป็นเมตร

ดาวน์โหลดไฟล์

สำหรับน้องนักศึกษา ถ้าต้องการไฟล์ไปทดสอบ ผมอัพโหลดไปไว้ที่เว็บไซต์สามารถดาวน์โหลดได้และถ้าท่านผู้อ่านใช้อุปกรณ์ทางค่าย Leica สามารถดาวน์โหลดแบบจำลองจีออยด์ TGM2017 ไปใช้งานได้ตามลิสต์ด้านล่าง

• สคริปต์ภาษาไพทอน “rtsd2asc_for_gem.py”
• ไฟล์แอสกี้ต้นฉบับ “TGM2017.ASC”
• ไฟล์แอสกี้รูปแบบ CSV ที่ได้จากรันสคริปต์ “tgm2017_for_gem.csv“
• ไฟล์แบบจำลองจีออยด์ TGM2017 ในรูปแบบ GEM สำหรับอุปกรณ์ Leica ที่รันเฟิร์มแวร์ตั้งแต่รุ่น 4.0 “TGM2017_s1200.GEM“
• ไฟล์แบบจำลอยจีออยด์ TGM2017 ในรูปแบบ GEM สำหรับอุปกรณ์ Leica ที่รันเฟิร์มแวร์รุ่นต่ำกว่า 4.0 “TGM2017_s500.GEM“

ความจริงถ้า Leica เผยแพร่ข้อกำหนดของแบบจำลองจีออยด์ในรูปแบบ GEM เราสามารถเขียนสคริปต์ด้วยภาษาไพทอนมาแปลงเอง และไม่ต้องหาโปรแกรมมาช่วยแปลงเช่น Geoid Model Reader ที่อายุมากหายากแล้วเพราะ Leica ไม่อัพเดทและปล่อยฟรีเป็นทางการ แถมมีความเสี่ยงต้องไปดาวน์โหลดจากเว็บที่ไม่เป็นทางการมาลองใช้งาน สุดท้ายทิ้งท้ายกันตรงนี้ขอบคุณครับที่ติดตามอ่าน โปรดติดตามกันตอนต่อไป