Agrárágazat főoldal   Agrárágazat 2012 Március






Tartalomjegyzék A márka, mely már bizonyított: MASCAR Carre  sorközművelésben profik vagyunk Utolsó lap

Mit kell tudni a traktornak és a traktorosnak a XXI. században? - RTK navigáció





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. A GNSS (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 nem sokkal 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 nagypontosságú 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 küldött információkat 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 rovervevő 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 tovább csökkenti 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 ciklustöbbértelműség feloldását jelenti.)

A mérést terhelő hibák 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 megegyező pontosság 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 rendszer holdjainak 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 nemcsak 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 aheterogenitást maximálisan figyelembe tudjuk venni.

Braunmüller Péter

FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium

Nagy Bence

Agromatic Automatizálási Kft.









Hirdessen itt! A szükséges információkat elolvashatja, ha erre a szövegre kattint.


A fenti dokumentummal kapcsolatos felelősség meghatározása

Agagrárágazat Archívum, év/hónap
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
11 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 10
10 09 09 10 10 10 08 10 10 10 09
08 08 09 09 08 06 09 09 09 09 08
06 06 08 08 06 05 08 08 08 08 07
05 05 06 06 05 04 06 06 06 06
04 04 05 05 04 03 05 05 05 05 05
03 03 04 04 03 02 04 04 04 04 04
02 01 03 03 02 03 03 03 03 03
01 02 02 02 02 02 02 02
01 01 01 01 01