A mezőgazdaságban is egyre gyakrabban találkozunk a műholdas helymeghatározáshoz kapcsolódóan a GPS, a GNSS, az RTK és más rövidítésekkel, csakúgy, mint a korrekciókkal és korrekciós szolgáltatásokkal. Mit is takarnak ezek a rövidítések, mire jók a korrekciók és mik is azok valójában?
A műholdas navigáció a köznyelvben legelterjedtebb kifejezése a GPS.
Ez valójában Globális Helymeghatározó Rendszert jelent.
A rövidítés alatt általában az Amerikai Egyesült Államok által az 1970-es évek végén létrehozott műholdas helymeghatározó rendszert értjük. Ez jelenleg 32 műholddal biztosítja a globális lefedettséget a nap 24 órájában.
AGNSS (Globális Navigációs Műholdrendszerek) jóval tágabb fogalom, ez reprezentálja az összes navigációs célra létrehozott műholdrendszert.
Ilyen globális helymeghatározó rendszer a GLONASSZ is, amit az oroszok az amerikai rendszer kiépítése után nemsokkal hoztak létre.
Jelenleg ezeken túl kiépítés alatt áll a kínaiak COMPASS,valamint az Európai Unió Galileo névre keresztelt rendszere, továbbá több regionális rendszer is (Kínában, Indiában).
A különböző műholdas navigáció rendszerek kismértékben eltérő struktúrájúak, viszont egymással kompatibilisek, tehát egyszerre több műholdrendszer mesterséges holdjait is használhatjuk a helymeghatározáshoz. (Lényeges, hogy olyan a kialakításuk, hogy a különböző rendszerek jelei nem zavarják egymást.)
Az együttes használat legnagyobb előnye, hogy egy időben több műhold jeleit észlelhetjük, így növelve a megbízhatóságot és a helymeghatározásra alkalmas terület nagyságát.
Érdemes megjegyezni,hogy a helymeghatározáshoz egy időben legalább négy vagy (a technológiától függően) több műhold észlelése szükséges.
Mivel a mesterséges hold által kibocsátott jeleket a természetes és a mesterséges tereptárgyak is blokkolják,ezért fontos az égre való tiszta rálátás.
Ez azt jelenti, hogy fedett helyen egyáltalán nem észlelhetőek a műholdak jelei, valamint hogy városban magas épületek között is nehézkessé válik a helymeghatározás.
Ezt a blokkolást nevezzük kitakarásnak és ez az oka annak is, hogy a GPS vagy GNSS antenna általában a mezőgazdasági gép tetején kerül elhelyezésre.
A helymeghatározási módszereket alapvetően két csoportra bonthatjuk, abszolút és relatív megoldásra.
Az előbbi pontossága a mérés körülményeitől függően 2-10 méter között mozog, míg az utóbbi esetben a centiméteres pontosság is elérhető.
Mivel a mezőgazdaságban nagy pontosságú helymeghatározásra van szükség, ezért a relatív technikákkal foglalkozunk részletesebben.
A relatív helymeghatározás alapgondolata, hogy a különböző hibaforrások hatása néhány tíz kilométeres távolságon belül azonos, tehát két GNSS vevő készülékkel a hibahatások kiküszöbölhetőek, csökkenthetőek, ha az egyik műszer egy ismert koordinátájú ponton végez észleléseket.
(Az ismert koordináta és a pillanatnyi számított koordináta közötti különbséget tekinthetjük javításnak.)
Az ismert ponton lévő műszer (bázisállomás) által a mozgó (rover) vevő számára küldöttinformációkat nevezzük korrekcióknak.
Ezek a mérési módszerek, a felhasznált műholdrendszerek és a korrekciók kódolásának függvényében eltérőek lehetnek.
A továbbított információk alapesetben RTK méréseknél a bázisállomás ismert koordinátái és a nyers észlelési adatok.
Egy bázisállomás korlátlan számú rover vevő számára tudja szolgáltatni a korrekciókat, ez esetben egyirányú kommunikáció is elegendő.
Természetesen a két műszer között folyamatos kapcsolatra van szükség,amit biztosíthat URH-rádió, mobiltelefonos adatátvitel (mobilinternet) vagy kifejezetten ezt a célt szolgáló műhold.
RTK vagy hálózati RTK?
Az RTK (Valós-idejű Kinematikus) mérési módszert az 1990-es évek elején fejlesztették ki elsősorban a földmérők pontossági igényeinek kielégítésére.
Ez volt az első olyan technológia, aminek segítségével valós időben centiméteres pontossággal meg lehetett határozni egy mozgó vevő térbeli helyzetét.
Hatótávolsága néhány 10 km (maximum 30-40 km),viszont a referenciaállomástól való távolodással jellemzően csökken a helymeghatározás pontossága.
A távolságkorlátot csökkenti a kommunikációs eszközök hatótávolsága, ami egy URH rádió esetében mintegy 10 km.
(Ebben az esetben a rádióadó jeleit leárnyékolhatják a különböző tereptárgyak, ami továbbcsökkenti a helymeghatározásra alkalmas terület nagyságát.)
A sikeres inicializáláshoz és helymeghatározáshoz legalább 5 műhold egyidejű észlelése szükséges.
Az inicializálás a vevő bekapcsolása utáni folyamat, ami során a vevő centiméteres pontossággal meghatározza a helyét.
Ez jellemzően néhány percet vesz igénybe és a végeredménye hétköznapi megfogalmazásban a „fix” megoldás vagy pozíció.
(Az inicializálás valójában a ciklus többértelműség feloldását jelenti.)
A mérést terhelőhibák a térben változnak és egy állomás körüli tér állapota sem tekinthető szimmetrikusnak.
A szabályos hibák térbeli változásainak kiküszöbölésére jöttek létre a hálózati RTK megoldások, amik segítségével ezek a térbeli változások figyelembe vehetőek.
Ezen megoldások segítségével az RTK megoldással megegyezőpontosság biztosítható kisebb bázisállomás sűrűséggel is, valamint ugyanakkora távolságnál kisebb lesz a nem modellezett hibahatás.
Ehhez több (legalább 5)referenciaállomás egy hálózatba való bekapcsolása szükséges, ami lehetővé teszi az adatok együttes kezelését, feldolgozását.
Ezzel a megoldással modellezni lehet a különböző eredetű hibák hatását, és így a lefedett területen belül homogén pontosság érhető el.
További előnye a hálózati RTK megoldásoknak, hogy a korábban említett inicializálás is érezhetően gyorsabban lezajlik, tehát kevesebbet kell várni a műszer bekapcsolása és a munkavégzés között.
A hálózati RTK-nak több megoldása is van.
Az alapvető különbség a korrekcióként továbbított adatokban és a számítási módszerekben van, de a végeredményt tekintve csak csekély mértékű eltérések mutatkoznak.
Hálózati RTK megoldás a VRS (Virtuális Referenciaállomás), a PRS (Pszeudó Referenciaállomás), a MAC (Fő- és Kiegészítő Állomások Koncepciója) és az FKP (Korrekciófelületi Paraméterek).
Érdemes hálózati RTK megoldást használni, mert (különösen nagy távolságra a bázisállomástól) a pontossága és megbízhatósága meghaladja az RTK pontosságát és megbízhatóságát.
Ilyen megoldásokat jelenleg Magyarországon a GNSS Szolgáltató Központ kínál.
Permanens állomás hálózat
A permanens állomás olyan bázisállomást jelent, ami a nap 24 órájában folyamatosan üzemel.
Ezeket hálózatba kötve lehet a hálózati RTK megoldásokat előállítani.
Egy ilyen komplett rendszert tart fenn a Földmérési és Távérzékelési Intézet.
Jelenleg ez a hálózat 35 hazai GPS és GLONASSZ képes,valamint 19 külföldi állomásból áll.
(Utóbbiak közül 16 képes az orosz rendszerholdjainak észlelésére is.)
A rendszerhez csatlakozott felhasználók RTK és hálózati RTK megoldások, valamint kisebb, deciméteres pontosságú DGNSS korrekciók közül választhatnak.
A korrekciók szolgáltatásához a központnak szüksége van a felhasználó közelítő pozíciójára, tehát kétirányú kommunikáció zajlik a központ és a felhasználó között.
Ez mobiltelefonos adatátvitel(GPRS/UMTS/HSDPA) segítségével valósul meg.
Ennek a technikának az előnye az URH-rádióval szemben, hogy a bázisállomás és a mozgó (például mezőgazdasági gépre szerelt) vevő között lévő tereptárgyak nem okoznak korrekcióvesztést.
Továbbá a felhasználóknak nem kell beruháznia saját bázisállomásra,rádióra és nem kell azt üzemeltetnie, karbantartania.
A GNSSnet.hu felhasználói viszonylag kis beruházási költséggel az egész ország területén centiméteres pontosságot érhetnek el rövid inicializálási idővel a nap 24 órájában az év 365 napján.
Mire használhatók az RTK korrekciók a mezőgazdaságban?
RTK korrekciót használva a mezőgazdaságban már érdemes a traktorokat és a munkagépeket automatikus kormányzással vagy robotpilótával felszerelni, mert kézzel vezetve már nem lehet tartani azt a pár centit,amit az RTK rendszer biztosít.
Ezt a fajta korrekciót használó gazdák számára nem csak az alapműveletek, mint a talajmunkák, vetés, sorközkultivátorozás, növényvédelem, műtrágyaszórás, betakarítás, hanem speciálisabb alkalmazások is elérhetővé válnak.
Az RTK-val a pontosságot kihasználhatjuk akkor is, amikor a meliorációs feladatok elvégzéséhez terepi adatokat gyűjtünk, majd a felhasznált adatokból készített tervvel megvalósítjuk a kívánt terület szintezését vagy dréncső fektetését.
Hálózati RTK pontosságot és térképi adatokat megvásárolva pontosan tudhatjuk, hogy hol vannak a tábláink határvonalai.
Hálózati RTK pontosság és az aktív munkagépkormányzás lehetőséget teremthet arra, hogy sávműveléssel a sorközt ne műveljük,mert ez a fajta korrekció nemcsak csatlakozási, hanem visszatérési pontosságot is 2 cm környékén biztosítja.
Ez a technológia biztosítja a mai mezőgazdaságban, hogy egy adott terülten ne végezzünk el feleslegesen ugyanazt a műveletet kétszer, valamint a terv szerinti gazdálkodás során a heterogenitást maximálisan figyelembe tudjuk venni.
Braunmüller Péter
FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium
Nagy Bence
Agromatic Automatizálási Kft.
