Tag: Addin

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 6 โปรแกรมคำนวณโค้งดิ่ง (Vertical Curve)

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 6 โปรแกรมคำนวณโค้งดิ่ง (Vertical Curve)

ประเภทลักษณะของโค้ง (Type of Curve)

โค้งในงานถนน งานรถไฟมีสองแบบคือโค้งราบ (Horizontal Curve) และโค้งดิ่ง (Vertical Curve) โค้งราบเป็นตัวกำหนดรูปรางและทิศทางของถนนในแนวราบ ส่วนโค้งดิ่งเป็นโค้งที่รองรับลักษณะภูมิประเทศขึ้นๆลงๆ การออกแบบโค้งสำหรับงานวิศวกรรมงานถนนนั้นเพื่อให้มีความปลอดภัยต่อยวดยานผู้ขับขี่ตลอดทั้งผู้โดยสาร

ประเภทโค้งดิ่ง (Type of Vertical Curve)

โค้งดิ่งจะแบ่งเป็นเส้นโค้งพาราโบลา (Parabola Vertical Curve) ลักษณะนี้จะเป็นโค้งที่นิยมกันมากที่สุดในโลกนี้แทบจะว่า 99% ก็ได้เพราะเวลารถยนต์หรือรถไฟเข้าโค้งนี้จะมีความนุ่มนวลมากที่สุด และเส้นโค้งประเภทต่อไปคือเส้นโค้งวงกลม (Circular Vertical Curve) ตามที่ได้ยินมาคือโค้งวงกลมนี้จะมีความสบายและความนุ่มนวลน้อยกว่าเส้นโค้งพาราโบลา จึงมีความนิยมน้อยกว่า ผมค้นหาในเว็บโดยใช้เสิร์ชเอนจิ้นปรากฎว่าเจอแค่เว็บเดียวที่เป็นเอกสาร PDF อธิบายสูตร คิดดูแล้วกันครับว่ามันใช้กันน้อยขนาดไหน ถึงแม้จะใช้กันน้อยมากแต่ผมก็มีโอกาสได้ใช้โค้งดิ่งแบบวงกลมนี้ในโครงการรถไฟฟ้าที่บังคลาเทศ แต่แปลกแต่จริงสำหรับรถไฟความเร็วสูงกลับนิยมใช้โค้งดิ่งแบบวงกลมมากกว่าพาราโบลา ซึ่งใช้รัศมีที่ใหญ่มากประมาณ10 กม.ขึ้นไป

ลักษณะของโค้งดิ่งจะมี 2 ลักษณะคือ โค้งหงาย (Sag Curve) และโค้งคว่ำ (Crest Curve)

โค้งทางดิ่ง (vertical Curve) แบบโค้งคว่ำ (Crest Curve) เครดิตภาพ wikibooks.org

ออกแบบโปรแกรมใหม่ (New Design)

ถ้าลองใช้โปรแกรมเครื่องคิดเลข Casio fx-9860G ที่ผมปล่อยฟรีมาก่อนหน้านี้ ระบบการติดต่อผู้ใช้จะเป็นลักษณะจากบนลงล่างคือเปิดโปรแกรมมาแล้ว โปรแกรมจะถามค่าตัวแปร เมื่อผู้ใช้ป่อนค่าลงไปจนครบ ต่อไปจะเป็นการนำค่าตัวแปรเหล่านี้มาคำนวณและแสดงผลให้ทราบ วิธีการดีตรงที่ตรงไปตรงมา ผู้ใช้จะถูกบังคับให้ป้อนค่าตามที่โปรแกรมต้องการจนครบ แต่ข้อเสียเมื่อต้องการคำนวณอีกครั้งในกรณีป้อนค่าผิดต้องการป้อนใหม่ จะต้องเรียกโปรแกรมมาอีกครั้งตั้งแต่ต้น ทำให้เสียเวลามากเกินไป จนในที่สุดก็ต้องหาตัวช่วยมาช่วยและก็ได้พบกับไลบรารี MyLib

ไลบรารี MyLib

ผมมีโอกาสได้เห็นโปรแกรมเครื่องคิดเลข HP 50g จากเว็บไซต์ที่ทางฝั่งผู้พัฒนาจากแคนาดาชื่อ Simple Geospatial Solution โปรแกรมนี้ไม่ฟรีต้องเสียเงินซื้อ ผมลองดูรูปแบบแล้วน่าสนใจ เลยกลายเป็นแรงบันดาลใจ หน้าตาประมาณรูปด้านล่าง

โปรแกรมสำรวจบนเครื่องคิดเลข HP 50g

หันมามองฝั่งเครื่องคิดเลข Casio fx-9860G ผมได้เจอคนเขียนไลบรารีเล็กๆชื่อ MyLib จากผู้ใช้นามว่า  hayzel ปล่อยซอร์สโค้ดภาษาซีออกมาด้วย ไลบรารีนี้สามารถนำมาเขียนเมนูเพื่อติดต่อกับผู้ใช้งาน และสามารถสร้างไดอะล็อกเพิ่อป้อนข้อมูลได้ และมีโค้ดสำหรับช่วยในการวาดรูปอีกนิดหน่อย ผมดูโค้ดแล้ว ถ้าให้ผมเขียนเองคงทำไม่ได้แน่ แต่ถ้าจะแกะเอามาใฃ้ก็เป็นงานถนัดไม่เหลือบ่ากว่าแรง ก็ต้องยกเครดิตและขอขอบคุณผู้เขียนไลบรารีนี้ ไม่มีไลบรารีนี้ก็ไม่มีโปรแกรมนี้

รูปแบบการติดต่อผู้ใช้ (User Interface)

รูปแบบการติดต่อผู้ใช้ ผมเขียนโปรแกรมโดยที่ออกแบบเมนูเล็กๆเรียงจากซ้ายไปขวาวางด้านล่างหน้าจอ  วิธีการนี้ผู้ใช้จะแก้ไขข้อมูลตรงไหนก็สามารถเลือกเมนูเข้าไปแก้ไขได้ การเลือกเมนูในเครื่องคิดเลขก็สามารถทำได้ง่ายด้วยการกดคีย์ F1-F6 เรียงกันไป

ไลบราาี MyLib บนเครื่องคิดเลข Casio fx-9860G

ใช้งานได้ฟรี (Free to use)

ก็ยังเหมือนเดิมคือให้ใช้งานได้ฟรีไม่มีค่าใช้จ่ายและเพื่อช่วยเหลือวงการสำรวจบ้านเราเล็กๆน้อยๆตามกำลังที่ผมมีอยู่ โปรแกรมขนาดนี้ประมาณ 800-1000 บรรทัดดูมากสำหรับเครื่องคิดเลข แต่ถ้าเทียบกับโปรแกรมบนเครื่องคอมพิวเตอร์ถือว่าเล็กจิ๊บๆมาก

คำนิยาม (Abbreviations)

สำหรับโค้งดิ่งจะมีคำนิยามคำย่อ ที่บางตำราอาจจะเรียกแตกต่างกัน

BVC – Begin of Vertical Curve – จุดเริ่มโค้ง(บางทีเรียก PVC – Point of Vertical Curve)
PVI – Point of Vertical Intersection – จุดตัดแนวดิ่ง
EVC – End of Vertical Curve  – จุดสุดโค้ง(บางทีเรียกว่า PVT – Point of Vertical Tangent)
L – Length of Curve – ความยาวโค้ง
R – Radius – รัศมีโค้ง ใช้ในโค้งดิ่งแบบวงกลม(Circular Vertical Curve) เท่านั้น
g1 – Grades of Tangents (%) – ความชันด้านสัมผัสที่ผ่านจุด BVC/PVC
g2 – Grades of Tangents (%) – ความชันด้านสัมผัสที่ผานจุด EVC/PVT

ดาวน์โหลดโปรแกรม (Download)

ไปที่หน้าดาวน์โหลด มองหาโปรแกรมสำหรับเครื่องคิดเลข Casio fx-9860G แล้วทำการดาวน์โหลดจะได้ไฟล์ VCURVEEx.G1A ทำการติดตั้งลงเครื่องคิดเลขด้วยโปรแกรม FA-124 หรือ copy ผ่าน SD Card ก็ได้

วิธีการใช้งานโปรแกรม (How to Use)

ที่เครื่องคิดเลขกดคีย์ “Menu” จะเห็นโปรแกรม AddIn ขึ้นมาใช้คีย์ลูกศรกดไปจนพบกับไอคอนโปรแกรมดังรูป กดคีย์ “EXE” เพื่อรันโปรแกรม

เมนูหลัก (Main Menu)

จะเห็นเมนูโปรแกรมเรียงรายจากซ้ายมาขวาอยู่ที่ด้านลางของจอภาพ แต่ละเมนูจะสัมพันธ์กับคีย์ F1 ,F2, F3, F4, F5 และ F6 

Type – Curve Type – เลือกประเภทโค้งดิ่ง (F1)

Know – Known Station – เลือก Station ที่กำหนดค่าระดับ (F2)

Elem – Elements of Curve – ป้อนค่าส่วนประกอบของโค้ง (F3)

Info – Curve Information – แสดงข้อมูลโค้ง (F4)

Calc – Calculate – คำนวณโค้งเพื่อหาสถานี ค่าระดับ (F5)

Exit – Exit Program – ออกจากโปรแกรม (F6)

ตัวอย่างที่ 1 โค้งดิ่งแบบพาราโบลา (Example 1 – Parabola Curve)

ลักษณะเป็นโค้งหงาย (Sag Curve) ความยาวโค้ง 200 เมตร ต้องเตือนใจกันลืมนิดหนึ่งความยาวโค้งดิ่งที่ระบุมานั้นเป็นความยาวในแนวราบ  (ไม่ใช่ระยะทางวัดไปตามความยาวโค้ง)

เลือกประเภทโค้งดิ่ง

จากเมนูหลักเลือกกดคีย์ F1 (Type) จะเป็นการเลือกประเภทของโค้ง จะเห็น Dropdown List 

กดคีย์ “EXE” เพื่อเลือก จะเห็นมีสองทางเลือกคือลักษณะเป็นโค้งดิ่งแบบวงกลม (Circular) กับโค้งดิ่งแบบพาราโบลา สามารถใช้คีย์ลูกศรเลื่อนขึ้นลงเพื่อเลือกได้ ในที่นี้เราเลือก “Parabola” ด้วยการกดคีย์ “EXE” เมื่อเสร็จแล้วกดคีย์ F6 (OK) เพื่อยืนยัน ถ้าต้องยกเลิกก็กดคีย์ F5(Cancl)

เลือกสถานีที่ทราบค่าระดับ (Known Station)

กลับมาเมนูหลักกดคีย์ F2 (Know) จะเห็นจอภาพเครื่องคิดเลขดังรูปด้านล่าง

ตรง “Known” สามารถเลือกได้ว่าต้องการกำหนดค่าระดับที่สถานีไหน จะมีให้เลือก 3 อย่างคือ BVC/PVI/EVC เลื่อนคีย์ลูกศรขึ้นลงแล้วกดคีย์ “EXE” ตามตัวอย่างนี้เลือก “PVI

จากนั้นเลื่อนค่าลงไปที่ Station กดคีย์ “EXE” โปรแกรมจะแสดงไดอะล็อกให้ป้อนค่าสถานีลงไปตามตัวอย่างนี้ป้อน Station : 1000 ดังรูปด้านล่าง

และเลื่อนลูกศรไปป้อนค่า Elevation = 50 เมตรเข้าไป เสร็จแล้วกดคีย์ F6 (OK) เพื่อยืนยัน

ป้อนข้อมูลองค์ประกอบของโค้งดิ่ง (Elements of Vertical Curve)

ที่เมนูหลักกดคีย์ F3 (Elem) 

องค์ประกอบของโค้งจะประกอบไปด้วยความยาวโค้ง (L – Length of Curve), ความชันของเส้นสัมผัสด้านเข้าโค้ง (g1 – Entry Grade) และความชันของเส้นสัมผัสด้านออกโค้ง (g2 – Exit Grade) ป้อนข้อมูลตามรูปด้านบนโดยที่ L = 200 m, g1 = -2 % และ g2 = 3%

คำนวณโค้งหาข้อมูลพื้นฐาน (Curve Information)

ที่เมนูหลักกดคีย์ F4 (Info) โปรแกรมจะคำนวณข้อมูลพื้นฐานของโค้งมาให้  และแสดง station/elevation ของจุดต่ำสุดและสูงสุดของโค้งมาให้ด้วย

คำนวณโค้งหาระยะทางและค่าระดับ

ที่เมนูหลักกดคีย์ F5 (Calc) จะเห็นเมนูคำนวณโค้งดิ่ง

Elev? – Elevation? – คำนวณหาค่าระดับเมื่อทราบระยะทางหรือสถานี

Sta? – Station? – คำนวณหาระยะทางหรือสถานีเมื่อทราบค่าระดับ

INT – Interval – คำนวณหาระยะทางหรือสถานีและค่าระดับเมื่อกำหนดช่วงระยะทางให้

Info – Curve Information – คำนวณหาข้อมูลพื้นฐานโค้งดิ่ง

Plot – Plot Curve – วาดรูปโค้งดิ่ง

Done  – ออกจากเมนูคำนวณโค้ง

คำนวณหาค่าระดับ (Calculate Elevation)

ในกรณีทราบระยะทางหรือสถานีต้องการหาค่าระดับเช่นในภาคสนามต้องการ stake out สามารถคำนวณได้ ที่เมนูคำนวณโค้งดิ่ง กดคีย์ F1 (Elev?) ป้อนค่า 920 (0+920) ลงไป การป้อนสถานี้ให้ป้อนเป็นหน่วยเมตรไปก่อน รุ่นหน้าจะสามารถป้อนในลักษณะ 0+920 ได้ เมื่อป้อนเสร็จแล้วกดคีย์ F6 (OK) เพื่อยืนยัน

กดคีย์ F1 (Calc) เพื่อทำการคำนวณ จะได้ค่าระดับ 51.650 เมตร ดังรูปด้านล่าง

คำนวณหาสถานี (Calculate Station)

ในกรณีทราบค่าระดับต้องการคำนวณหาระยะทางหรือสถานี ที่เมนูคำนวณโค้งกดคีย์ F2 (Sta?) 

ป้อนค่า 51.5 เมตร กดคีย์ F1 (Calc) จะได้คำตอบเป็นสถานี 2 สถานีเพราะว่าเป็นโค้งหงายที่ค่าระดับเดียวกันคือ 51.5 เมตรถ้าลากเส้นตรงจะตัดผ่าน 2 สถานีคือสถานี 931.010 (0+931.010) และสถานี 1028.990 (1+028.990)

กำหนดช่วงห่างระยะทางคำนวณหาสถานีและค่าระดับ (Interval Calculation)

เมื่อกำหนดช่วงห่างระยะทาง (Interval) ต้องการหาระยะทาง(สถานี)และค่าระดับ ที่เมนูคำนวณโค้งดิ่งกดคีย์ F3 (INT) ตัวอย่างต้องการทราบระยะทางและค่าระดับทุกๆ 10 เมตร ป้อน 10.0 ดังรูป

กดคีย์ F1 (Calc) เพื่อทำการคำนวณจะได้ผลลัพธ์ออกมา ผลลัพธ์อาจจะมีหลายหน้าถ้าช่วงห่างระยะทางมีค่าน้อยๆ

กดคีย์ F2 (PgDn – Page Down) เพื่อดูหน้าถัดไป

ต้องการดูหน้าก่อนหน้านี้ก็กดคีย์ F1 (PgUp – Page Up) หรือกด F6 (Done) เพื่อออก

แสดงรูปรางของโค้งดิ่ง (Plot Curve)

การป้อนค่าและคำนวณโค้งดิ่งอาจจะไม่เห็นภาพว่าโค้งในลักษณะแบบไหน ผมจึงวาดแสดงให้ดูพอได้เกิดจินตนาการ เพราะว่าไลบรารีที่ใช้ในโปรแกรมเพื่อช่วยการวาดจำกัดจำเขี่ยเหลือเกิน ตัวอย่างเช่นไม่สามารถแสดงตัวอักษรแบบในอื่นได้นอกจากแนวราบ

ที่เมนูโค้งดิ่งกดคีย์ F5 (Plot) จะเห็นรูปร่างของโค้งดิ่งแสดงให้เห็นพอหอมปากหอมคอ (หมายเหตุ สเกลแนวราบแนวดิ่งอาจจะไม่เท่ากัน)


กดคีย์ F6 (Done) เพื่อออก

ตัวอย่างที่ 2 โค้งดิ่งแบบวงกลม (Example 2 – Circular Vertical Curve)

ก็จะขอไปแบบรวบรัดรูปเยอะๆ ภาพเครื่องคิดเลขอาจจะดูแปลกตานิดเพราะผมจับภาพจากเครื่องมือเขียนโปรแกรมบนเครื่องคอมพิวเตอร์

เลือกลักษณะของโค้งดิ่ง

เมนูหลัก กดคีย์ F1 (Type)
เลือกลักษณะโค้งดิ่ง กดคีย์ “EXE”
เลือกโค้งดิ่งแบบวงกลม (Circular)

กด F6 (OK) ออกไปหน้าเมนูหลัก

เลือกสถานีที่ทราบค่าระดับ (Known Station)

เมนูหลัก กดคีย์ F2 (Know)
ป้อนค่าสถานีและค่าระดับที่ทราบค่า

กดคีย์ F6 (OK) เพื่อออกกลับมาเมนูหลัก

ป้อนข้อมูลองค์ประกอบของโค้งดิ่ง (Elements of Vertical Curve)

เมนูหลัก กดคีย์ F3 (Elem)
ที่ Known: เลือก “Radius” ป้อนค่ารัศมีโค้งและค่าความชัน

กดคีย์ F6 (OK) เพื่อออกเข้าเมนูหลัก

คำนวณโค้งหาข้อมูลพื้นฐาน (Curve Information)

เมนูหลัก กดคีย์ F4 (Info)
องค์ประกอบของโค้งดิ่ง

กดคีย์ F6 (Done) เพื่อออกเข้าเมนูหลัก

เมนูหลัก กดคีย์ F5 (Calc)

กำหนดช่วงห่างระยะทางคำนวณหาสถานีและค่าระดับ (Interval Calculation)

เข้ามาเมนูคำนวณโค้งดิ่ง

กำหนดช่วงห่างระยะทางคำนวณหาสถานีและค่าระดับ (Interval Calculation)

ป้อนค่า  interval 5.0 เมตร เพื่อต้องการหาค่าสถานีและค่าระดับทุกๆ 5 เมตร

ป้อนค่า Interval กดคีย์ F1 (Calc)

กดคีย์ F1 (PgUp) เพื่อเลื่อนขึ้นไปหนึ่งหน้าหรือกดคีย์ F2 (PgDn) เพื่อเลื่อนไปหน้าถัดไป หรือกดคีย์ F6 (Done)  ออกมาเมนูคำนวณโค้งดิ่ง

 

แสดงรูปรางของโค้งดิ่ง (Plot Curve)

เมนูคำนวณโค้งดิ่ง

กดคีย์ F5 (Plot) เพื่อแสดงรูปร่างของโค้งดิ่ง

รูปร่างโค้งดิ่งแบบวงกลม

อยากจะบอกว่าโปรแกรมที่ปล่อยให้ดาวน์โหลดมาก่อนหน้านี้ ผมจะรื้อมาเขียนใหม่ โดยใช้ไลบรารี MyLib ตัวนี้ เพราะว่าทำให้โปรแกรมใช้งานได้ง่ายขึ้นในแง่ที่สามารถแก้ไขค่าตัวแปรของโค้งและสามารถคำนวณใหม่ได้ตามที่ต้องการ ติดตามกันต่อไปครับ ตอนหน้าจะเป็นโปรแกรม Horizontal Curve ครับ

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 2 โปรแกรมคำนวณค่าพิกัดจุดศูนย์กลางวงกลม (Circle Center Calc)

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 2 โปรแกรมคำนวณค่าพิกัดจุดศูนย์กลางวงกลม (Circle Center Calc)

จุดศูนย์กลางวงกลมนั้นสำคัญไฉน

ในงานสำรวจสำหรับการก่อสร้างเช่นเข็มเจาะ ในขั้นตอนแรกช่างสำรวจจะวางตำแหน่งจุดศูนย์กลางของเสาเข็ม จากนั้นจะวัด offset อย่างน้อยสามด้านตั้งฉากแล้วตอกเหล็กเช่นเหล็กข้ออ้อยลงไปเป็นหมาย ขั้นตอนต่อไปจะปักปลอกเหล็ก (Casing) ในชั้นดินอ่อนเพื่อกันดินทลายตัวลง ในขั้นตอนนี้ช่วงการปักปลอกเหล็กจะมีการวัดระยะจากหมายที่ offset ไว้เพื่อให้ปลอกเหล็กอยู่ในตำแหน่งทั้งทางราบและทางดิ่ง เมื่อปลอกเหล็กลงไปสุดแล้ว เพื่อความมั่นใจว่าได้ตำแหน่งที่ถูกต้องแล้ว จะสำรวจเพื่อเก็บค่าพิกัดคือจุดศูนย์กลางของปลอกเหล็ก แต่คำถามคือจะวัดค่าพิกัดจุดศูนย์กลางของปลอกเหล็กวงกลมได้อย่างไร ในทางปฏิบัติบางครั้งจะใช้ตะแกรงเหล็กปิดปากปลอกเหล็ก แล้วช่างสำรวจจะใช้ตลับเมตรวัดระยะครึ่งหนึ่งของเส้นผ่าศูนย์กลางสองด้านตั้งฉากกันแล้วทำเครื่องหมายไว้บนกระดานไม้ จากนั้นจึงจะวัดค่าพิกัดโดยการตั้งเป้าปริซึม ถ้าใช้มินิปริซึม ตั้งต่ำจะให้ค่าที่ถูกต้องดียิ่งขึ้น แต่ปัญหาคือตอนใช้ตลับเมตรวัดกึ่งกลาง (เส้นที่ผ่านจุดศูนย์กลางคือเส้นที่ยาวที่สุด) เพื่อหาตำแหน่งศูนย์กลางนั้นใช้เวลาพอสมควรและมี error จากการคาดคะเน

วิธีต่อไปที่จะนำเสนอเพื่อทำให้การวัดค่าพิกัดทำได้เร็วขึ้น จะใช้สูตรทางคณิตศาสตร์มาช่วย โดยการวัดค่าพิกัดสามจุดโดยแบ่งให้ระยะห่างแต่ละจุดเท่าๆกัน จากนั้นช่างสำรวจจะใช้เครื่องคิดเลข คำนวณหาค่าพิกัดจุดศูนย์กลาง วิธีการนี้จะใช้เวลารวดเร็วกว่าวิธีแรกพอสมควร ในความเป็นจริงวิธีนี้อยู่บนสมมติฐานว่าปลอกเหล็กต้องไม่บุบเบี้ยว เมื่อได้ค่าพิกัดจุดศุนย์กลางมาแล้วจะนำมาเทียบกับค่าพิกัดที่ได้จากแบบ drawing ถ้าพบว่าค่าต่างกันมากเกินที่กำหนดไว้ จะต้องถอนปลอกเหล็กและทำการปักใหม่

คำนวณได้ทั้ง 2D และ 3D

โปรแกรมที่ผมเขียนนั้นคำนวณได้ทั้ง 2D (ไม่ต้องป้อนค่าระดับ) และ 3D (ป้อนค่าระดับไปด้วย) ส่วนสูตรนั้นถ้าคำนวณแบบ 3D นั้นค่อนข้างซับซ้อน ผมใช้วิธีทางลัดคือไปดูโค้ดที่มีคนเขียนไว้ในอินเทอร์เน็ต โค้ดเดิมเป็น Visual Basic ผมแปลงเป็นโค้ดภาษาซี ส่วนการคำนวณ 2D นั้นซับซ้อนน้อยกว่ามาก ถ้าสนใจสูตรก็สามารถดูจากโค้ดของผมได้

int calcCircleCenter3D(double Ya, double Xa, double Za, 
                       double Yb, double Xb, double Zb, 
                       double Yc, double Xc, double Zc, 
                       double *YCen, double *XCen, double *ZCen, double *Radius){
    double AB, BC, AC;
    double ABi, ABj, ABk, ACi, ACj, ACk, CDi, CDj, CDk, Ni, Nj, Nk;
    double cosBAC, sinBAC;
    double AD, CD, Xd, Yd, Zd;
    double X2e, Y2e, Z2e;

	//if the two points are on the same coordinates stop and return.
    if (((Xa == Xb) && (Ya == Yb)) || ((Xa == Xc) && (Ya == Yc)) 
     || ((Xb == Xc) && (Yb == Yc)))
      return 0;

    //Xa = 80.779; Ya = 90.198; Za = 23.567;
    //Xb = 78.334; Yb = 66.990; Zb = 25.567;
    //Xc = 45.345; Yc = 67.623; Zc = 34.123;
    // Answer Radius = 21.778
    // N Center = 80.840, E Center = 61.890, Z Center = 29.037

    //Lengths of AB, AC, AC
    AB = sqrt(pow(Xa - Xb, 2) + pow(Ya - Yb, 2) + pow(Za - Zb, 2));
    BC = sqrt(pow(Xb - Xc, 2) + pow(Yb - Yc, 2) + pow(Zb - Zc, 2));
    AC = sqrt(pow(Xa - Xc, 2) + pow(Ya - Yc, 2) + pow(Za - Zc, 2));
    //Direction cosines of AB(ABi,ABj,ABk)
    ABi = (Xb - Xa) / AB;
    ABj = (Yb - Ya) / AB;
    ABk = (Zb - Za) / AB;
    //Direction cosines of AC(ACi,ACj,ACk)
    ACi = (Xc - Xa) / AC;
    ACj = (Yc - Ya) / AC;
    ACk = (Zc - Za) / AC;
    //Cosine of angle BAC
    cosBAC = (pow(AB, 2) + pow(AC, 2) - pow(BC, 2)) / (2 * AB * AC);
    AD = cosBAC * AC;
    CD = sqrt(pow(AC, 2) - pow(AD, 2));
    //Position of point D, which is C projected normally onto AB
    Xd = Xa + (AD * ABi);
    Yd = Ya + (AD * ABj);
    Zd = Za + (AD * ABk);
    //Direction cosines of CD(Cdi,CDj,CDk)
    CDi = (Xc - Xd) / CD;
    CDj = (Yc - Yd) / CD;
    CDk = (Zc - Zd) / CD;
    //Direction cosines of normal to AB and CD
    //to be used for rotations of circle centre
    Ni = (ABk * CDj) - (ABj * CDk);
    Nj = (ABi * CDk) - (ABk * CDi);
    Nk = (ABj * CDi) - (ABi * CDj);
    //# Diameter of circumscribed circle of a triangle is equal to the
    //the length of any side divided by sine of the opposite angle.
    //This is done in a coordinate system where X is colinear with AB, Y is // to CD,
    //and Z is the normal (N) to X and Y, and the origin is point A
    //  R = D / 2
    sinBAC = sqrt(1 - pow(cosBAC, 2));
    *Radius = (BC / sinBAC) / 2;
    //Centre of circumscribed circle is point E
    X2e = AB / 2;
    Y2e = sqrt((*Radius) * (*Radius) - X2e * X2e);
    Z2e = 0;
    //Transform matrix
    //                   Rotations                 Translations
    //           ——————————————————————————————————————————————
    //              ABi  ,   ABj  ,  ABk                 Xa
    //              CDi  ,   CDj  ,  CDk                 Ya
    //               Ni  ,    Nj  ,   Nk                 Za
    //           ——————————————————————————————————————————————
    //Position of circle centre in absolute axis system
    *XCen = Xa + (X2e * ABi) + (Y2e * CDi) + (Z2e * Ni);
    *YCen = Ya + (X2e * ABj) + (Y2e * CDj) + (Z2e * Nj);
    *ZCen = Za + (X2e * ABk) + (Y2e * CDk) + (Z2e * Nk);
    return 1;
}

int calcCircleCenter2D(double N1, double E1, double N2, double E2, 
                       double N3, double E3,
                       double *Nc, double *Ec, double *Radius){
    double midN12, midE12, midN23, midE23;
    double k, l, p, q, r, s;
    
    //1 23.432m 78.234m
    //2 45.323m 98.765m
    //3 67.334m 66.999m
    //Answer R=22.907, N Center = 75.876, E Center = 46.217

    if (((N2 == N1) && (E2 == E1)) ||
       ((N2 == N3) && (E2 == E3)) ||
       ((N1 == N3) && (E1 == E3)))
      return 0;

    midN12 = (N1 + N2) / 2.0;
    midE12 = (E1 + E2) / 2.0;
    midN23 = (N2 + N3) / 2.0;
    midE23 = (E2 + E3) / 2.0;


    k = atan((E2-E1)/(N2-N1)) + PI / 2.0;
    l = atan((E2-E3)/(N2-N3)) + PI / 2.0;
    p = 1.0 / tan(k);
    q = 1.0 / tan(l);
    r = tan(k);
    s = tan(l);
    *Ec = ((midE23*q)-(midE12*p)+midN12-midN23)/(q-p);
    *Nc = ((midN23*s)-(midN12*r)+midE12-midE23)/(s-r);
    *Radius = sqrt((E1-*Ec)*(E1-*Ec) + (N1-*Nc)*(N1-*Nc));
    return 1;
}

ดาวน์โหลดโปรแกรม

ไปดาวน์โหลดโปรแกรมได้ที่หน้าดาวน์โหลด จะได้ไฟล์มาชื่อ “ARCCENPT.g1a” วิธีการติดตั้งสามารถทำได้หลายวิธี วิธีแรกผมเขียนไว้แล้วที่ตอนที่ 1 ด้วยการ  copy โปรแกรมลง SD card แล้วถ่ายเข้าเครื่องคิดเลขอีกที วิธีที่ 2 ใช้โปรแกรม FA-124 ของ casio

การใช้งาน FA-124

โปรแกรม FA-124 สามารถไปดาวน์โหลดได้ที่ ลิ๊งค์ นี้ จากนั้นแตก zip แล้วทำการติดตั้งง่ายๆ เป็นโปรแกรมเล็กๆ  ผมเข้าใจว่าช่วงติดตั้งน่าจะมีการติดตั้งไดรเวอร์ของ casio ลงไปด้วย เพราะหลังจากนั้นผมเปิดโปรแกรม FA-124 แล้วเอาสาย USB  มาเสียบเชื่อมต่อเครื่องคิดเลขกับคอมพิวเตอร์จะมองเห็นได้ทันที  ที่เครื่องคิดเลขกดคีย์บอร์ดปุ่ม “F1” เพื่อจะเข้าโหมดการโอนข้อมูล (Data Transfer) คำเตือนการเสียบสาย USB นี้ไม่ควรจะนานเกิน 15 นาที เพราะจอภาพเครื่องคิดเลขจะเสื่อมสภาพได้ 

ส่วนหน้าตาโปรแกรม FA-124 ก็ประมาณนี้

จากนั้นมองที่หน้าต่างด้านขวามือคลิกที่ไอคอนที่วงด้วยหมายเลข “1” จากนั้นมาคลิกขวาที่วงด้วยหมายเลข “2” ที่คำว่า Default เลือกเมนู “Import

จะมีไดอะล๊อกบ็อกซ์ ให้เลือกโฟลเดอร์และไฟล์ ไปที่ไฟล์ “ARCCENPT.g1a” ที่เก็บไว้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ตรง Files of type ต้องเลือกเป็น “G1A File (*.g1a)

จะเห็นไฟล์ “ARCCENPT.g1a” เข้ามาใต้ลิสต์ของคำว่า “Default” ดังรูป ที่หน้าต่างด้านซ้ายให้คลิกที่ไอคอนรูปเครื่องคิดเลข ตามที่ผมวงไว้หมายเลข “1” โปรแกรมจะอ่านไฟล์จาก Storage memory ของเครื่องคิดเลข มาแสดงใต้คำว่า “User1” จากนั้นลากไฟล์ “ARCCENPT.g1a” มาวางที่คำว่า User1 (เผอิญเครื่องคิดเลขผมมีไฟล์นี้อยู่แล้ว) โปรแกรมจะถามว่าต้องการทับหรือไม่ตอบ “Yes” 

ก็เป็นอันว่าขั้นตอนเกือบจะเสร็จ ตอนนี้โปรแกรมนี้จะไปอยู่ใน Storage memory ของเครื่องคิดเลขเรียบร้อย ไม่ลืมว่าขนาดของเมมโมรีนี้ 1.5 MB โปรแกรมขนาดนี้สามารถวางได้ประมาณ 30-40 โปรแกรม ซึ่งเหลือเฟือมาก จากนั้นคลิกที่ไอคอนเพื่อทำการ disconnect และอย่าลืมดึงสาย USB ออก

ทดสอบการใช้โปรแกรมคำนวณจุดศูนย์กลางวงกลม (Circle Center Calc)

ที่เครื่องคิดเลขกดคีย์ “MENU”  จากนั้นเลื่อนลงมาที่โปรแกรมดังรูปด้านล่าง

จะเห็นเมนูของโปรแกรม ซึ่งมีให้เลือก 3 โปรแกรมย่อย ส่วนโปรแกรมที่ 3 นั้นเป็นของแถม

    1. 3 Points in 3D  (Circle Center in 3D) – คำนวณหาค่าพิกัดและค่าระดับจุดศูนย์กลางวงกลม โดยค่าที่ป้อน 3 จุดต้องประกอบด้วยค่าพิกัดและค่าระดับ (X, Y, Z)
    2. 3 Points in 2D (Circle Center in 2D) – คำนวณหาค่าพิกัดของจุดศูนย์กลางวงกลม โดยค่าที่ป้อน 3 จุด เฉพาะค่าพิกัดทางราบเท่านั้น
    3. 2 Angles & 1 Dist – คำนวณหาค่าพิกัดของจุดศูนย์กลางวงกลม โดยวัดมุมสองมุมที่ขอบของวงกลมและวัดระยะราบที่ขอบวงกลมตรงจุดแบ่งครึ่งระหว่างขอบวงกลม อธิบายไม่เห็นภาพค่อยดูรูปอีกทีภายหลัง

คำนวณหาจุดศูนย์กลางวงกลมแบบ 3D (Circle Center in 3D)

ที่เมนูกดเลข “1” ป้อนค่าพิกัด N, E  ตอนถามค่า Z คือป้อนค่าระดับ โดยที่จุดที่เก็บค่าพิกัดและระดับมามี 3 จุด จุดไม่ต้องเรียงตามลำดับเส้นรอบวงก็ได้

จากนั้นกด “EXE” เพื่อคำนวณหาค่าพิกัดและค่าระดับของจุดศูนย์กลาง ผลลัพธ์ดังรูปด้านล่าง

คำนวณหาจุดศูนย์กลางวงกลมแบบ 2D (Circle Center in 2D)

ที่เมนูกดเลข “2” ทดสอบป้อนตัวเลขดังนี้ ป้อนค่าพิกัดจุดที่ 1, 2 และ 3

กด “EXE”  จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

คำนวณหาจุดศูนย์กลางวงกลมแบบวัดมุมและระยะทาง

ในบางครั้งการเก็บ As-built เช่นเสากลม เราไม่สามารถวัดค่าพิกัดของศูนย์กลางได้ จึงต้องใช้วัดทางอ้อมและใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ช่วย จากรูปด้านล่างจะวัดมุมที่ขอบด้านซ้ายและขอบด้านขวาป้อนเข้าโปรแกรม จากนั้นโปรแกรมจะให้เปิดมุมมาที่ตรงกลาง (ถ้าการวัดมุมมีความแม่นยำ มุมที่ตรงกลางนี้จะผ่านจุดศูนย์กลางวงกลมพอดี) แล้วทำการวัดระยะทาง สุดท้ายโปรแกรมจะคำนวณค่าพิกัดจุดศูนย์กลางให้

ที่เมนูหลักกดคีย์เลข “3” ทดสอบโปรแกรมด้วยการป้อนข้อมูลดังนี้ โดยที่ BS = Back Station คือจุดเป้าหลัง ส่วน STA คือ Station  จุดตั้งกล้องนั่นเอง

จากนั้นโปรแกรมจะให้ set มุมของกล้องไปที่กึ่งกลางวงกลม จากนั้นวัดระยะทาง

และป้อนค่าระยะทาง สุดท้ายโปรแกรมจะคำนวณหาค่าพิกัดจุดศูนย์กลางวงกลมและรัศมีวงกลมมาด้วย

สรุป

โปรแกรมนี้เป็นโปรแกรมลำดับที่ 2 ผมหวังว่าคงเป็นประโยชน์ในแวดวงสำรวจบ้านเราบ้างไม่มากก็น้อย โปรแกรมต่างๆเหล่านี้ จะถูกปรับปรุงแก้ไขในอนาคต ท่านผู้อ่านอาจจะสังเกตเห็นว่า เวลาเรียกโปรแกรมมาอีกครั้ง จะไม่เรียกค่าเดิมที่เคยป้อนไว้ ทำให้ต้องป้อนใหม่ทุกครั้ง ในตอนนี้ผมไม่สามารถอ่านหรือเขียนค่าลงตัวแปรอักษร A-Z ได้ เพราะ casio ไม่ได้เขียนเอกสารไว้ (undocumented) แต่สักพักผมคิดว่าคงหาทางได้ เพราะมีคนทำ reverse engineering เครื่องคิดเลขรุ่นนี้พอสมควร แต่ละโปรแกรมที่ใช้สามารถเก็บค่าที่ป้อนเข้าตัวแปรตัวอักษร A-Z เวลาเรียกโปรแกรมมาใช้อีกครั้งถ้าค่าในตัวแปรไม่ได้ถูกทับไปก็สามารถกด “EXE” ผ่านไปได้เลย ติดตามกันตอนต่อไปครับ

 

 

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 1 โปรแกรมแปลงพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Calc)

ติดปีกเครื่องคิดเลขเทพ Casio fx 9860G II SD ด้วยโปรแกรมภาษาซีบน AddIn ตอนที่ 1 โปรแกรมแปลงพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Calc)

รอคอยมานานแต่ไม่รู้ว่าสิ่งที่รอคอยมันคืออะไร

สำหรับคนที่เคยเขียนโปรแกรมลงเครื่องคิดเลขคาสิโอ ถ้าเคยเขียนโปรแกรมมิ่งบนระบบใหญ่ๆมาก่อนเช่นจาวา ซี หรือไพทอน จะรู้สึกว่าโดนมัดมือมัดเท้าทำอะไรไม่ถนัด ภาษาเบสิคของคาสิโอ (basic casio) ก็ดูจะหน่อมแน๊ม ตัวแปรก็จำกัดไม่กี่ตัว เมมโมรีสำหรับเก็บโปรแกรมก็น้อยนิดเดียว เขียนฟังก์ชั่นก็ไม่ถนัด ก็เลยได้แต่โปรแกรมอะไรที่ง่ายๆ ใช้ตัวแปรไม่มาก  แต่ไม่นานที่ผ่านมา เผอิญไปค้นหาในอินเทอร์เน็ต โดยที่หาโปรแกรมแบบ basic casio บนเครื่องคิดเลขระดับเทพในวงการสำรวจบ้านเราคือ fx-9860G II SD ที่ผมเคยร่ำๆจะซื้อหามาใช้หลายเที่ยวแต่ติดที่ความรู้สึกว่าแพงไปนิดเมื่อเทียบกับ fx-5800P ที่ใช้อยู่ โปรแกรมที่ค้นหาก็ไม่ได้มีอะไรมากแค่เอามาเปรียบเทียบอัลกอริทึ่มที่ผมมีอยู่ บังเอิญไปเจอว่าการเขียนโปรแกรม AddIn ต้องใช้ SDK (Software Development Kit) ที่ต้องใช้ภาษาซี ก็เลยสะดุดตา ลองค้นเข้าไปอีกหน่อย ก็พออนุมานได้ว่าสามารถเขียนโปรแกรมอะไรก็ได้แบบ AddIn ให้กับเครื่องคิดเลข ที่ไม่ติดจำกัดด้านโครงสร้างภาษาเพราะใช้ภาษาซี ที่คาสิโอเตรียมคอมไพเลอร์ ไลบรารีเครื่องมือพัฒนาโปรแกรมด้านภาษาซีมาพอประมาณ สุดท้ายผมก็เลยมานึกว่า ก่อนหน้านี้ผมคงต้องรอคอยอะไรบางอย่างมานานแต่ไม่รู้ว่าคืออะไร จนกระทั่งได้เจอสิ่งนี้ 🙂 มันใช่เลย ถึงแม้ตอนเจอดูเหมือนผมจะมาสายไปบ้างก็ตาม

อารมณ์มัน Back to school คือความสนุกสนานได้กลับมาอีกครั้ง ผมเคยพูดถึงว่าเครื่องรุ่นเทพสมัยแต่ก่อนคือ Casio fx-880P ที่เขียนภาษาเบสิค(แบบกำกับด้วยหมายเลขบรรทัด) เวลาพกเครื่องคิดเลขรุ่นนี้ ถ้าเอาเท่ห์ก็เอาเหน็บที่กระเป๋าหลังของกางเกงยีนส์ แต่บ่อยครั้งที่ลืมนั่งทับจนเครื่องพัง ที่สามารถเขึยนโปรแกรมได้พอประมาณ แต่ปัญหาคือเมมโมรีที่จัดเก็บโปรแกรมมาน้อย ถึงแม้สามารถซื้อแรมขนาด 32KB มาเพิ่มได้ก็ตาม เคยเขียนโปรแกรม Traverse เล่นๆลงไปเขมือบเมมโมรีไปเกินครึ่ง จนต้องลบโปรแกรมอื่นทิ้งไป ถึงจะใส่ได้ การจะโอนโปรแกรมไปหาเครื่องอื่นก็แสนยากเย็นกระไร เพราะต้องหาสายลิ๊งค์ สมัยก่อนไม่มีอีเบย์ ก็เลยใครอยากได้โปรแกรมอะไรก็ต้องพิมพ์เองสดๆลงไปในเครื่อง ประมวลผลดูผิดตรงไหนก็ตามไปแก้ สำหรับเครื่องคิดเลขในทศวรรษนี้ไม่ต้องทำแบบนั้นแล้วครับมีสายลิ๊งค์มาให้ หรือรุ่น fx-9860G II SD ก็มี SD card มาให้สามารถโอนโปรแกรมให้กันได้สะดวก

รู้จัก Casio fx-9860G II SD

เครื่องรุ่นนี้ออกเก็บเกี่ยวความสำเร็จตามหลัง fx-9750G โดยที่ผลิตออกมาสองรุ่น รุ่นแรกเคสสีเงินส่วนคีย์บอร์ดสีน้ำเงิน ใช้ CPU SH3 รุ่นที่สองเป็นรุ่นล่าสุดเคสสีน้ำเงินเข้มส่วนคีย์บอร์ดสีขาวใช้ CPU SH4a มีเมมโมรีใช้งาน 62 KB (ขนาดน่าสงสารมาก) มีพื้นที่จัดเก็บโปรแกรม (storage memory) เป็น 1.5 MB ที่ผมประเมินดูโปรแกรมขนาดกลางๆสำหรับเครื่องคิดเลขขนาด น่าจะประมาณ 50000 Bytes ถ้าพื้นที่จัดเก็บโปรแกรม 1.5 MB น่าจะใส่โปรแกรมได้ไม่ต่ำกว่า 30 โปรแกรมเลยทีเดียว โดยรวมการประมวลผลเร็วครับ ตามความเข้าใจผมตัว OS ของรุ่นนี้น่าจะกินเมมโมรีไม่มากนัก ที่ผมชอบอีกอย่างคือพื้นที่การแสดงผล ถ้าเอาแบบแสดงตัวอักษรอย่างเดียว ได้ทั้งหมด 8 แถว (row) และแถวละ 21 ตัวอักษร ถามว่าพอไหม ก็ตอบได้ว่าพอครับแบบเบียดเสียดไปหน่อย แต่ยังโอเคกว่ารุ่น fx-5800P ที่มีแค่ 2 บรรทัด แต่อย่างไรก็ตามยังมีโหมดกราฟฟิคมีความละเอียดกว้าง x สูง = 127 x 63 สำหรับวาดกราฟ ก็มาดูขนาดโปรแกรมแปลงพิกัดภูมิศาสตร์ของผม UTMGeo.g1a คือโปรแกรมที่คอมไพล์และบิวท์ (compile & build) มาแล้ว ขนาดประมาณตามรูป 78760 ไบต์ ส่วนโปรแกรมสองโปรแกรมด้านบน (ARCCENPT.g1a และ INTERSCT.g1a) ผมก็เขียนเหมือนกันแต่ขนาดเล็กกว่า

ตามล่าเครื่องมือพัฒนาโปรแกรม SDK (Software Development Kit)

เมื่อรู้ว่าใช้ภาษาซีเขียนได้ ผมก็ตามหาเครื่องมือเพื่อพัฒนาโปรแกรม แต่เนื่องจากรุ่นนี้ออกมาได้หลายปีร่วมๆสิบปีแล้ว (ออกมาปี 2009) เข้าไปในเว็บไซต์ของคาสิโอแต่กลับพบกับผิดหวัง ไม่มีลิ๊งค์ให้ดาวน์โหลด (Link ขาดไปนาน) ทั้งๆที่คู่มือต่างๆเช่นการใช้งาน SDK, ไลบรารี ต่างๆก็ยังมีให้ดาวน์โหลดปกติแต่เครื่องมือพัฒนาโปรแกรมตั้งแต่เขียนโปรแกรม คอมไพล์ บิวท์ กลับหายไป สุดท้ายต้องลงใต้ดินตามหา จนเจอยังมีคนปล่อยให้ดาวน์โหลดได้ แต่ต้องใช้ระยะเวลาความพยายามเป็นอาทิตย์เหมือนกัน ผมจะไม่แสดงลิ๊งค์นี้เพราะอาจติดขัดกับลิขสิทธิ์ของคาสิโอได้ (ถ้าใครอยากได้ก็ขอมาหลังไมค์ละกันครับ) เมื่อได้มาแล้วก็มาลงบนคอมพิวเตอร์โน๊ตบุ๊ค วินโดส์ 10 และจอของผมเป็น 4K ก็ไม่ได้มีปัญหาอะไร สามารถเปิดโปรแกรมมาได้ปกติ เครื่องมือพัฒนาโปรแกรมเรียกว่า integrated development environment (IDE) ตั้งแต่ปล่อยมาปี 2007 Casio ไม่เคยอัพเดทอีกเลย เครื่องมือนี้ใช้คอมไพเลอร์ของ Renesas SHC ซึ่งอิงภาษาซีของ ANSI C standard (C89)

เริ่มแรกใช้งานกับปัญหาที่ประสบ

แต่พอเริ่มคอมไพล์โปรแกรมทดสอบเล็กๆดูกลับมีปัญหาเล็กๆน้อยๆ เช่น ** L2011 (E) Invalid parameter specified in option “input” : “”C:\Program Files (x86)\CASIO\fx-9860G SDK\OS\FX\lib\setup.obj”” วิธีการแก้ไข ให้ถอนโปรแกรมไปติดตั้งใหม่ แต่ตอนติดตั้งให้ติดเลือกติดตั้งที่รากของไดรว์ C: (ไม่เลือกดีฟอลต์คือติดตั้งลง C:\Program fils(x86) เพราะโปรแกรมนี้รุ่นเก่าไม่ชอบ path ทีมีตัว space) ปัญหาเล็กๆน้อยๆ เหล่านี้พอหาได้ตามฟอรั่มที่เกี่ยวข้องกับเครื่องคิดเลขของคาสิโอครับ แต่แล้วเส้นทางนี้ไม่ได้โรยด้วยกลีบกุหลาบ ปัญหาที่นึกไม่ถึงคือ user interface ทางคาสิโอไม่ได้เตรียม document ไว้ให้เลย พวกสิ่งเหล่านี้ได้แก่การ input แม้กระทั่งการอ่านข้อมูลจากตัวแปรตัวอักษร A-Z ก็ไม่ได้ทำไว้ ข้อมูลเป็นตัวเลข เป็นสตริง ผมอาศัยไปอ่านตามฟอรั่มที่มีหลายคน hack ไว้ ตรงนี้เสียเวลาไปหลายสิบวันกว่าจะแกะและจูนได้

โปรแกรมแรกเป็นกรณีศึกษา -เขียนโปรแกรมแปลงพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Calc)

จั่วหัวไปเหมือนโปรแกรมจะใหญ่โต แต่เปล่าเลยผมเคยเขียนโปรแกรมแปลงพิกัดระหว่าง UTM และค่าพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic) บน fx 5800P ก็ไม่ได้ยากเย็นอะไรมากเพราะการแปลงพิกัดเหลานี้มีสูตรที่แน่นอนถึงแม้สูตรจะยาวไปหน่อยก็ตาม แต่ก็ไม่ได้ยากเย็นอะไร ผมมีเรื่องการแปลงพิกัดค้างคาอยู่นิดหนึ่งคือในโปรแกรม Surveyor Pocket Tools ในส่วนการแปลงพิกัดจะสังเกตเห็นว่าไม่มีระบบพิกัด MGRS (Military Grid Reference System) ซึ่งสำหรับพลเรือนอย่างพวกเรา คงไม่มีโอกาสได้ใช้งานเท่าไหร่นัก ผมค้นดูไลบรารีที่สามารถแปลงพิกัดได้ตาม github ไปพบมาอันหนึ่งชื่อ mrgs พัฒนาโดย Howard Butler ซึ่งไลบรารีที่เขียนไว้ไม่ใหญ่มาก นอกจากแปลงพิกัด Transverse Mercator ได้ยังแปลง MGRS ได้ และโปรแกรมในรุ่นนี้ผมขอจำกัดแค่ดาตั้ม “WGS84

ส่วนผมเองต้องบอกก่อนว่าไม่ใช่แฟนพันธุ์แท้ภาษาซี พอจะเขียนได้แต่ไม่ได้เก่งกาจนัก ดังนั้นโปรแกรมที่เขียนขึ้นมาอาจจะมีส่วนใดส่วนหนึ่งที่เยิ่นเย้อไปบ้าง

ลอง Military Grid Reference System (MGRS) ดูสักตั้ง

ในส่วนระบบพิกัด MGRS ซึ่งผมเห็นว่ามันแปลกดีที่ระบบนี้เอาตัวอักษรและตัวเลขแบ่งเป็นกริดมาขมวดรวมกันก็กลายเป็นค่า coordinate ได้ ลองดูรูปแบบดังตัวอย่างด้านล่าง

    • 46Q …………………GZD only, precision level 6° × 8° (in most cases)
    • 46QFJ ……………….GZD and 100 km Grid Square ID, precision level 100 km
    • 46QFJ 1 6 ……………precision level 10 km
    • 46QFJ 12 67 ………….precision level 1 km
    • 46QFJ 123 678 ………..precision level 100 m
    • 46QFJ 1234 6789 ………precision level 10 m
    • 46QFJ 12345 67890 …….precision level 1 m

ในเบื้องต้นผมขอใช้ไลบรารีนี้เพื่อเป็นกรณีศึกษา เพื่อลองเขียนโปรแกรมแปลงพิกัด MGRS ดูบ้าง ซึ่งระบบพิกัดนี้เครื่องคิดเลข fx-5800P ทำไม่ได้แน่นอนครับเพราะเครื่องคิดเลขไม่มีระบบรับข้อมูลเป็นสตริง (ยาวสุดประมาณ 15 ตัวอักษร) นอกจากไม่มีระบบรับข้อมูลสตริงแล้ว ไม่มีไลบรารีตัดสตริงออกมาเป็นท่อนๆ

เส้นทางและระยะเวลาในการพัฒนา

เนื่องจากโปรแกรมแปลงพิกัดนี้เป็นโปรแกรมเล็กๆ ไลบรารีที่ผมไปเอามาใช้จาก github ก็ใช้ง่ายสะดวก แต่ติดปัญหาที่ผมบอกไปแล้วคือระบบติดต่อผู้ใช้รับข้อมูลตัวเลข ตัวอักษรทาง casio ไม่ได้เปิดเผยเอกสาร บางอย่างต้องเขียนเองเช่นการรับข้อมูลเป็นสายสตริงเช่นค่าพิกัด MGRS (ตัวอย่างเช่น “18SVK8588822509”) บางอย่างไปหาตามฟอรั่ม เลยใช้เวลาสำหรับโปรแกรมแรกนี้ประมาณหนึ่งอาทิตย์กว่าๆ ในตอนนี้โปรแกรมเล็กๆนี้ก็เสร็จพอใช้งานได้แล้ว คุณสมบัติของโปรแกรมนี้คือค่าพิกัด latitude/longitude ที่แปลงมาจาก MGRS หรือ UTM สามารถแสดงผลได้ในทศนิยมที่ห้า ซึ่งจะเทียบเท่ากับหน่วยมิลลิเมตร ที่เราชาวสำรวจที่ต้องใช้ ถ้าใครเคยใช้โปรแกรมแปลงพิกัด UTM <==> Geo ที่ผมเขียนด้วย fx-5800P จะสังเกตเห็นว่าคำนวณแล้วได้ทศนิยมแค่สองตำแหน่งเท่านั้น ข้อได้เปรียบของ fx-9860G II คือสถาปัตยกรรมของเครื่องรุ่นนี้สามารถใช้ตัวแปร double ได้ ซึ่งในงานสำรวจนั้นเพียงพออยู่แล้ว

มาดาวน์โหลดโปรแกรมไปทดสอบ

เมื่อผม compile และ build โปรแกรมในเครื่องมือพัฒนาโปรแกรมของคาสิโอ แล้วจะได้ไฟล์ที่นามสกุล G1A (ตัว A คงหมายความว่า AddIn) ถ้าสนใจก็ไปดาวน์โหลดได้ที่หน้าดาวน์โหลด เมื่อได้ไฟล์มาแล้วชื่อ “UTMGeo.G1A” จากนั้นให้ดึง SD card ที่เสียบอยู่ด้านบนเครื่องคิดเลข fx-9860G II SD แล้วนำมาเสียบที่เครื่องพีซีหรือโน๊ตบุ๊ค เมื่อเปิดด้วย windows explorer จากนั้นสร้างโฟลเดอร์ใหม่ อย่างของผมตั้งชื่อ “Survey Addin Programs” แล้วก็อปปี้ไฟล์ “UTMGeo.G1A” ไปไว้ที่โฟลเดอร์ดังกล่าวนี้

จากนั้นดึง SD card เอาไปเสียบที่เครื่องคิดเลขเหมือนเดิม จากนั้นกดปุ่ม “MENU” ที่คีย์บอร์ดของเครื่องคิดเลข จะเห็นไอคอนของโปรแกรม AddIn ขึ้นมาทั้งหมด ใช้คีย์บอร์ดลูกศรเลื่อนไปที่ “MEMORY” กด “EXE”

  • จะเห็นตัวหนังสือ Memory Manager พร้อมเมนูให้เลือก เลือกกดคีย์บอร์ด “F3” เพื่อเลือก F3:SD Card
  • จะเห็นโฟลเดอร์ ที่อยู่ในเครื่องคิดเลข จะเป็นชื่อสั้น 8.3 แบบระบบปฏิบัติการ DOS สมัยแต่ก่อน เลื่อนไปที่ [SURVEY~2] กด “EXE”
  • จะเห็นชื่อไฟล์ “UTMGeo.G1A” ที่เราก็อปปี้มาจากโน๊ตบุ๊คคอมพิวเตอร์นั่นเอง กด “F1” (SEL) และกดปุ่ม “F2” (COPY)
  • ที่นี้จะมีไดอะล็อกเล็กๆให้เลือกปลายทาง กดคีย์เลข 2 เลือกโฟลเดอร์ปลายทางเป็น “ROOT” กด “EXE” ถ้ามีไฟล์อยู่แล้วให้ยืนยันการเขียนทับ “Yes” ด้วยกดคีย์ “F1”
  • จากนั้นก็กดคีย์ “EXIT” หลายๆครั้ง สุดท้ายกดคีย์ “MENU” กดลูกศรเลื่อนลงไปด้านล่าง จะเห็นไอคอน “UTM Geo” จากนั้นกดปุ่ม “EXE”

ทดสอบการใช้งานโปรแกรมแปลงพิกัด Geographic Calc

เมื่อกด “EXE” เข้าไปแล้วจะเห็นบรรทัดบนสุดแสดงชื่อโปรแกรม “Geographic Calc” มีเมนูแบบง่ายๆ 4 เมนูให้เลือกคือ ต้องการเลือกตัวไหนก็กดตัวเลขตามเมนู

    1.  UTM to Geo – แปลงพิกัดจากระบบพิกัดฉากยูทีเอ็มไปยังค่าพิกัดภูมิศาสตร์ Latitude/Longitude
    2. Geo to UTM – แปลงพิกัดจากระบบพิกัดภูมิศาสตร์ไปยังระบบพิกัดฉากยูทีเอ็ม
    3. MGRS to Geo – แปลงพิกัดจากระบบพิกัด MGRS ไปยังระบบพิกัดภูมิศาสตร์
    4. Geo to MGRS – แปลงพิกัดจากระบบพิกัดภูมิศาสตร์ไปยังระบบพิกัด MGRS

แปลงพิกัดจากระบบพิกัดฉากยูทีเอ็มไปยังค่าพิกัดภูมิศาสตร์ (UTM to Geo)

ที่เมนูกดคีย์เลข “1” เข้าไปโปรแกรมจะถามค่าพิกัด North, East และตัวเลขของโซนยูทีเอ็ม ลองป้อนข้อมูลตามตัวอย่าง

จะได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้ ครับตามที่กล่าวไปแล้วได้ทศนิยมค่าแลตติจูด ลองจิจูด ตำแหน่งที่ห้า

แปลงพิกัดจากพิกัดภูมิศาสตร์ไปยังระบบพิกัดฉากยูทีเอ็ม (Geo to UTM)

ที่เมนูกดเลข “2” โปรแกรมจะถามค่าพิกัดภูมิศาสตร์ สามารถป้อนทศนิยมได้มากกว่า 5 ตัว ป้อนค่ามุมตัวคั่นองศา ลิปดา ฟิลิปดาให้ใช้เครื่องหมายลบ (-) ค่าแลตติจูดลงท้ายให้ป้อนตัวอักษร ถ้าซึกโลกเหนือให้ป้อน “N” ตามหลัง ตามเป็นซีกโลกใต้ให้ป้อน “S” หรือค่าลองจิจูดซึกโลกตะวันตกให้ป้อนคำว่า “W” ลงท้าย ซีกโลกตะวันออกให้ป้อน “E” ลงท้าย ดูตัวอย่าง

เมื่อกด “EXE” จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

แปลงค่าพิกัดจาก MGRS ไปยังค่าพิกัดภูมิศาสตร์ (MGRS to Geo)

ที่เมนูกดปุ่ม “3” เลือก โปรแกรมจะถามค่าพิกัด MGRS ป้อนไปดังรูปด้านล่าง

กด “EXE” จะได้ผลลัพธ์ค่าพิกัดภูมิศาสตร์

แปลงค่าพิกัดจากค่าพิกัดภูมิศาสตร์ ไปยัง MGRS  (Geo to MGRS)

ที่เมนูกดเลข “4” ลองป้อนค่าพิกัดแลตติจูด ลองจิจูดเข้าไปดังรูป

กด “EXE” จะได้ค่าผลลัพธ์ดังรูป

สรุป

ในขณะที่ลองเขียนโปรแกรมสำหรับเครื่องคิดเลข fx-9860G II นี้ ผมยังทำงานที่บังคลาเทศ ใช้เครื่องคิดเลขของน้องๆ แต่ด้วยความประทับใจเครื่องรุ่นนี้เลยสั่งซื้อเครื่องที่เมืองไทยส่งไปที่บ้านรอกลับไปค่อยไปลองเครื่องใหม่อีกที (สั่งจาก mr.finance ที่รับของแล้วค่อยโอนเงินอีกที บริการประทับใจครับ) ด้วยสนนราคาประมาณตอนนี้สี่พันบาทปลายๆ รวม SD card  มีความรู้สึกว่าคุ้มค่า ไม่ลังเลเหมือนก่อน ผมมีโครงการจะเขียนโปรแกรมเล็กๆด้วยภาษาซีอีกหลายโปรแกรมเพื่อแจกจ่ายเป็นโปรแกรมให้พี่ๆน้องๆในวงการสำรวจได้ใช้งานกันโดยไม่ได้คิดมูลค่า

ขอเพิ่มเติมอีกนิดครับ บทความที่นำเสนอมานี้ไม่ได้มีเจตนาส่งเสริมการขายเครื่องคิดเลขรุ่น fx-9860G II SD นี้ให้ขายดีขึ้นแต่อย่างใด สำหรับน้องๆนักศึกษาหรือช่างสำรวจที่จบมาทำงานใหม่ๆ เครื่องคิดเลข fx-5800P สามารถใช้งานได้ทั่วๆไปได้เพียงพอ โปรแกรมที่มีขายแและแจกจ่ายในวงการบ้านเราก็สามารถหามาใช้งานกันได้อย่างเหลือเฟือ และราคาเครื่องคิดเลข fx-5800P ก็พอจะซื้อหามาใช้งานได้ แต่สำหรับเครื่องคิดเลขรุ่น fx-9860G II SD นั้นราคามากกว่า fx-5800P ประมาณ 2-3 เท่า ถ้ามีเงินเหลือใช้ก็หาซื้อหามาใช้กันได้ สำหรับคนที่มีงานทำแล้วก็พอจะสามารถเก็บเงินซื้อได้

ผมเขียนบทความนี้เพื่อวงการศึกษาช่างสำรวจบ้านเราที่สนใจเรื่องโปรแกรมมิ่งสามารถจะพัฒนาโปรแกรมภาษาซีบนเครื่องคิดเลขรุ่นนี้ได้ โดยที่มีไม่มีข้อจำกัดด้านภาษาโปรแกรมมิ่งแต่อย่างใด เหมือนภาษา basic casio อาจจะส่งผลให้ในอนาคต มีโปรแกรมที่พัฒนาโดยบุคคลากรท่านอื่นๆ เข้ามาสู่วงการนี้มากขึ้น และได้ตัวโปรแกรมงานสำรวจก็มีความหลากหลายและความสามารถมากขึ้น ในบทความตอนหน้าไม่กี่ตอนจากนี้ไปจะมีบทความ แนะนำการใช้เครื่องมือพัฒนาโปรแกรม SDK (Software Development Kit) ของ casio และเทคนิคการใช้เครื่องมืออื่นๆที่ แฮกเกอร์เครื่องคิดเลขรุ่นนี้ได้ reverse-engineering เขียนเผยแพร่ไว้ หรือแม้กระทั่งใช้ฟังก์ชั่นที่ไม่ได้เปิดเผยจากทาง casio เองก็ตาม พบกันใหม่ครับ