|
 |
| | |
| Co to jest GPS?
GPS to Global Positioning System czyli nazwa systemu określania pozycji w czasie rzeczywistym na podstawie sygnalu odbieranego z satelitów. GPS swoją populaność zdobył dzięki nawigacjom samochodowym będącym jednym z wielu jego zastosowań. Najlepiej funkcjonującym jest system o pokryciu prawie globalnym - amerykański GPS-NAVSTAR (Global Positioning System NAVigation Signal Timing And Ranging). Geneza powstania NAVSTAR'a jest mniej istotna niż jego ogólnodotępne cywilne wykorzystanie. GPS-NAVSTAR jest jednym z kilku systemów oferujących wyznaczanie pozycji obiornika (anteny). Oprócz NAVSTAR'a można wymienić rosyjski GLONASS oraz europejski projekt GALILEO. Te dodtakowe sygnały pozwalają na zwiększenie stabilności sygnału w niesprzyjających warunkach oraz dokładności pomiaru przy post-processingu. Cechą wspólną jest to, że każdy z tych systemów GPS oparty jest na odbiorze sygnału przez antenę z satelit oraz stacji naziemnych, na podstawie którego jest określana pozycja odbiornika.
Dokładność i szybkość wyznaczenia współrzędnych jest uzależniona od wielu czynników:
- klasa obiornika;
- częstotliowość próbkowania sygnału w Hz;
- zaimplemantowane dodatkowe technologie;
- rodzaju dobieranej korekcji z satelit i stacji referencyjnych (np. DGPS - u nas EGNOS, OmniSTAR, TPI-NET). Przy stacjach referencyjnych pojawia się dodatkowy problem jakim jest odległość od naziemnego nadajnika. Dlatego warto zapytać nas czy w Twojej okolicy będzie dany sygnał odbierany;
- pokrycia przez satelity danego regionu (rozkład i ilość satelitów w danym monencie);
- warunków terenowych (pogoda, braki w pokryciu spowodowany wysokimi budynkami lub drzewami).
W zależności od producenta i segmentu kupujących do którego skierowane są poszczególne modele oferowane obiorniki posiadają szereg innych funkcji dodatkowych.
Ta technologia znalazła szereg rozwiązań w rolnictwie precyzyjnym: pomiary GPS, wyznaczanie działek przy użyciu RTK, nawigowanie i precyzyjne prowadzenie maszyn, precyzyjna aplikacja nawozów i opysków. Typowy zestaw do nawigacji na podstawie obioru sygnału GPS składa się z 3 podstawowych elementów: odbiornika, komputera (PDA-PocketPC lub Palm, PC, SmartPhone, urządzenia dedykowane jak X20 czy PCS-100) i oprogramowania.
Panie, a na co mi ten... no... Dzi Pi eS?
To jest często zadawane pytanie.
Oto szereg zastosowań w rolnictwie:
- pomiary GPS do ewidencji pól uprawnych (IACS, “na sucho” oraz w terenie podział na sektory i uprawy);
- precyzyjne pobieranie próbek gleby z tych samych miejsc w celu monitorowania zmienności zawartości składników;
- precyzyjne nawożenie i wysiew;
- precyzyjne sterowanie maszyn z eleminacją zakładek i mijaków;
- precyzyjne drenowanie i wyrównywanie terenu;
- monitoring zebranego plonu;
- kontrola wykonanej pracy.
Ale Panie... od 20 lat sieje rośnie zbieram
Takie rozumowanie rodzi pytania: czy rośliny otrzymały odpowiednią ilość nawozu? Może jest za dużo albo za mało? Czy plon był zadowalający pod względem ilości i jakości?
Z odpowiedzią przychodzi technologia dająca możliwości, których nie osiągnie się metodami tradycyjnymi. Im większy potencjał gospodarstwa (areał, różnorodność upraw) tym potrzeba stosowania systemów nawigowania większa. Mimo to małe gospodarstwa też mogą z powodzeniem stosować technologie oparte o GPS jak np. obiorniki polowe do pomiaru i ewidencji pól uprawnych.
Dlaczego? Bo korzyści płynące z tego typu rozwiązań większe:
- oszczędność czasu, paliwa oraz innych środków obrotowych (nawozy, chemia do oprysków);
- zwiększona codzienna wydajność;
- wygoda i optymalizacja czynności;
- prosta wymiana i dalsze wykorzystywanie danych.
Są to podstawowe elementy napędzające rozwój rolnictwa precyzyjnego.
Jaki zestaw GPS byłby odpowiedni?
Wiele firm ma w ofercie systemy oparte o GPS różnej klasy i dokładności. Jest to uwarunkowane wieloma czynnikami jak: zastosowanie, wpółdziałanie z innymi technologiami i zasoby finansowe kupującego. Oferowana dokładność “zwykłych” GPSów waha się od 2-5 m i więcej (niższej klasy kieszonkowe odbiorniki) do dokładności z przedziału poniżej 1-3 cm oraz częstotliwości próbkowania sygnału 1-10 Hz. Jednak najszerzej stosowane są anteny pracujące od 1m do 15-20 cm oraz częstotliwości 1-5 Hz. Najwyższe parametry są stosowane w połączeniu z innymi technologiami w automatycznym sterowaniu maszyn (sterowanie skrętem maszyny) lub tam gdzie istnieje potrzeba dokładnego pomiaru wysokości (niwelacja podczas wyrównywania terenu).
Dokładność.
Najczęściej podawana w płaszczyźnie poziomej (długość i szerekość) choć w niektórych pracach dokładny pomiar wysokości też znajduje swoje zastosowanie. Do samego pomiaru GPS zasiewów wystarczjącym urządzeniem jest odbiornik z dokładnością 0.5 – 1 m w poziomie i częstotliwości 1-5 Hz. Przy pomiarze pól quad'em lub “jeep'em” ze względu na predkość przemieszczania się pojazdu stosuje się obiorniki 5 Hz. Efektem pomiaru w ruchu jest większy odstęp miedzy logowaniami pozycji obiornika w każdej sekundzie. Jest to przypadłość odbiorników GPS, która mocno uwidacznia się przy sprzęcie niskiej klasy. Zmiana w dokładności wyznaczanej pozycji chwilowej obiornika i może sięgać kilku nawet kilkunastu metrów. Im mniejsza częstotliwość i klasa sprzętu tym błąd pomiarowy większy. Na wielkość błędu mają również wpływ inne, wcześniej wymienione czyniki.
Podobna sytuacja dotyczy pomiaru wysokości gdzie najdokładniejsze odczyty uzykać można przy stosowaniu sprzętu najwyższej klasy (poniżęj 0.5 m). W większości odbiorników rozrzut w pomiarze pionowym waha się w granicach 3-20 metrów.
Częstotliwość pracy obiornika.
Ta wielkość jest uzależniona od wymaganej precyzyji oraz prędkości pracy. Z praktycznego punktu widzenia nawet w skrajnych przypadkach nie wychodzi poza 10 Hz. Wyższe czestotliwości w rolnictwie nie mają praktycznego zastosowania. Dlaczego? W przeciwieństwie do lotnictwa, prędkości poruszania się maszyn i pojazdów rolniczych tego nie wymagają. Nawet podczas pomiarów zasiewu przy użyciu czterokołowca nie osiąga się takich prędkości które by deklasowały anteny 5Hz przy stałej dokładności pomiaru poniżej 1 m.
To czym jest rolnictwo precyzyjne?
Rolnictwo precyzyjne jest integralnym zbiorem rozwiązań i działań mających na celu redukcję kosztów w gospodarstwie, optymalizację zarządzania zasobami i czasem oraz zwiększenie ilości i jakości plonu. Jednym z głównych założeń jest jednolity system wymiany danych zorientowanych o współrzędne GPS. Taki kompletny system pozwala na monitoring i przepływ informacji przez cały sezon od zasiewu po zbiory plonu i ostateczne zbilansowanie kosztów wraz z planowaniem kolejnych prac polowych.
Najczęściej stosowanymi technologiami w rolnictwie precyzyjnym są:
- system precyzyjnej aplikacji VRC (Variable Rate Control - z ang. kontrola zmiennego dawkowania): chemii (nawożenie, oprysk), materiału siewnego;
- system jazdy równoległej z eliminacją zakładek
- system pomiaru zebranego plonu;
- skanowania chlorofilu wraz z jednoczesną aplikacją azotanów
- systemy precyzyjnej polityki wodnej (drenaż i wyrównanie terenu przy użyciu GPS i niwelacji laserowej);
- oprogramowanie (rejestracja prac polowych, zbieranie i edycja danych z komputerów polowych, optymalizowanie planów nawozowych).
Na czym się oszczędza?
Wiele osób się zastanawia w jaki sposób są generowane oszczędności używając systemów precyzyjnej nawigacji maszyn.
Oto w skrócie co dają poszególne technologie:
- system VRC (Variable Rate Control - kontrola zmiennego dawkowania) – oszczędności w ilości zużytego nawozu, poprawienie kondycji i jakości plonu;
- jazda równoległa z redukcją mijaków – mniej przejazdów to oszczędność czasu, paliwa i środków obrotowych przy wszelkich pracach polowych;
- system precyzyjnego oprysku – wskazane jest zastosowanie jazdy równoległej z redukcją mijaków co pozwala na odcinanie poszczególnych sekcji opryskiwacza podczas najazdu na obszar wcześniej pryskany, dodatkowym efektem oprócz korzyści płynących z stosowania jazdy równoległej jest redukcja zużycia środków chemicznych;
- precyzyjne drenowanie i wyrównanie terenu – lepsza polityka wodna na gospodarstwie, redukcja rozlewisk, odprowadzanie wody zebranej w nieckach;
- pomiar GPS – prawidłowo wykonany oszczędza nieprzyjemności z tytułu kontroli;
- oprogramowanie – optymalizacja planów nawozowych, kontrola postępu pracy, pracowników, wydatków i śrdoków obrotowych.
Technologia G3
Skrót G3 to skrót nazw 3 systemów nawigacji satelitarnej: GPS, GLONASS oraz europejskiego GALILEO, którego debiut początkowo planowano na 2008 r. Instrumenty pomiarowe pracujące w technologii G3 mogą odbierać sygnały z satelitów wszystkich systemów.
Technologia ta, została zastosowana w najnowszych odbiornikach GPS/GLONASS firmy Topcon. Pierwszy odbiornik Topcon pracujący w technologii G3 zaprezentowano publicznie w 2005 r.
Głównymi zaletami tej technologii są wyższa dokładność określania pozycji, sprawniejsze działanie odbiornika w trudnych warunkach terenowych, mniejsza ilość błędów pomiarowych, oszczedność czasu przy obróbce danych.
| | | | |
| | | | |
|
|
