Wykorzystanie GPS w rolnictwie

agriculture-354679__180W odbiorniku GPS zapisane są informacje o położeniu satelitów w czasie. Mierzy on czas dotarcia sygnału radiowego z satelitów do niego. Znając prędkość fali elektromagnetycznej, można obliczyć odległość odbiornika od satelitów. Znając położenie satelitów w czasie, mikroprocesor oblicza pozycję geograficzną.  Na początku GPS był systemem dostępnym tylko dla wojska USA. Z czasem uległo to zmianie i dziś oprócz rozwiązań stosowanych w rolnictwie GPS wykorzystuje się podczas jazdy samochodem jako mapę, podczas jazdy rowerem czy wędrówki. Tę nowoczesną technologię wykorzystują rolnicy, leśnicy, wojskowi, piloci, budowniczy, marynarze, geodeci, kartografowie i przedstawiciele wielu innych zawodów.     Standardowa dokładność GPS wynosi kilka metrów, co na potrzeby rolnictwa jest zdecydowanie za mało. W związku z tym istnieje kilka możliwości korekcji błędu GPS, dających możliwość pracy z centymetrową dokładnością.  Docierający z satelity sygnał ma do przebycia długą drogę. Fale radiowe muszą przejść przez wszystkie warstwy atmosfery, co wpływa na dokładność sygnału. Problem mogą stanowić również niedoskonałe urządzenia naziemne.  Najbardziej popularną metodą korekcji błędów GPS jest korekcja różnicowa: DGPS (Differential Global Positioning System) i często wykorzystywana w rolnictwie europejska EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). W tym systemie błędów unika się, korzystając z dwóch odbiorników GPS: jednego stacjonarnego umieszczonego w określonym niezmiennym miejscu na ziemi (stacja referencyjna), drugi znajduje się w pracującej maszynie. Sposób działania jest prosty. Wiadomo dokładnie, gdzie znajduje się stacja referencyjna. Ona sama odbiera również sygnał z satelitów i oblicza swoją pozycję. Błąd to różnica między obliczoną a faktyczną pozycją. Wynik przesyłany jest do odbiornika w maszynie przez satelity geostacjonarne.

Nowoczesna maszyna rolnicza

wind-turbine-341312__180Klimatyzacja, podana dokładna lokalizacja przy pomocy satelit, umieszczonych na Ziemskiej orbicie, pokładowe komputery, CB radio, podręczna lodówka oraz telewizja. To część udogodnień na tak zwanym „polu” – z których korzystają rolnicy  XXI wieku. Z czego korzystali nasi pradziadkowie?  Jednym z najstarszych i najbardziej prymitywnych narzędzi rolniczych był sierp. Na przestrzeni lat nie zmieniła się jego konstrukcja, jednak wraz z możliwością przetopów różnych metali, zaczęto konstruować go z przeróżnych materiałów tak, by stał się bardziej wydajny i wytrzymały. Nieco czasu minęło zanim ludzie wymyślili kolejne narzędzie – kosę.  Kosa była znacznym ułatwieniem pracy rolnika, który nie musiał się już tak bardzo schylać. W roku powstania Stanów Zjednoczonych zaczęto używać tam kosy połączone z grabiami, które ułatwiać miały układanie tego, co zostało skoszone. Jeśli zaś chodzi o prymitywne maszyny rolnicze, to pierwszym takim urządzeniem do zbierania kłosów był wóz o dwóch kołach, do którego z przedniej części mocowano grzebienie. Wóz pchany z tyłu najczęściej przez zwierzę pociągowe. W wieku XVIII nastąpiła ewolucja wozu i powstała pierwsza żniwna maszyna rolnicza (choć może to tylko jej prekursor), która miała być czymś w rodzaju żniwiarko-kosiarki, którą to pchały umieszczone przed nią konie.  Powstawało jeszcze w XVII i XVIII wieku wiele ręcznych urządzeń, które nie zawsze się sprawdzały, a już na pewno nie na wielkich ziemiach. Pierwsze żniwne maszyny rolnicze powstawały tak naprawdę właśnie w wieku XVIII. Widzimy m.in. maszynę belą, żniwiarkę McCormika czy żniwiarkę angielską. Historia maszyn rolniczych jest znacznie ciekawsza, ja tutaj chciałem jedynie nakreślić maszyny do żniw. Jednak kto nie zna prymitywnych pługów i soch.  Dzisiaj chyba żaden z rolników nie miałby ochoty cofnąć się do tamtych czasów. Albowiem obecnie narzekać nie można, maszyny robią za nas prawie wszystko.

Automatyczne maszyny rolnicze

harvesting-640739__180Systemy do prowadzenia ciągników i kombajnów stały się bardziej dostępne i mogą być już dostępne na polskie warunki. Są albo całkowicie zautomatyzowanie systemy, nie wymagające wielu czynności ze strony rolnika lub systemy, które pomagają prowadzić w czasie jazdy za pomocą jakiś wyświetlaczy lub diód.  Ceny automatów to około zaczynają się od około 10-15 tys, zaś „wspomagaczy” od 3-4 tys.   A po co to?  Podczas siewu, zbioru, uprawy czy nawożenia warto stosować jeden z ważnych elementów rolnictwa precyzyjnego, jakim jest system jazdy równoległej.  Podczas wykonywania nawożenia przedsiewnego lub przedwschodowego łatwo jest operatorowi popełnić błąd i rozrzucić (lub opryskać) nierówno (mijaki, zakładki). To strata czasu, pieniędzy, nawozu. Nie odbywa się to również bez szkody dla gleby. Rozwiązaniem tej sytuacji jest GPS. Podstawy Rolnictwa Precyzyjnego     Najlepiej wyposażyć ciągnik w urządzenia do jazdy równoległej, wykorzystujące sygnał GPS. Na ciągniku montowana jest antena, w środku znajduje się niewielki komputer wskazujący prawidłowy tor jazdy, równoległy do poprzedniego przejazdu. Trochę droższe, ale efektywniejsze rozwiązaniem to… autopilot. Można wyposażyć swoją maszynę w jedno z takich rozwiązań oferowanych przez wiele firm – nazwy będą różne, ceny też, ale podstawowa zasada pozostaje niezmieniona. Po jednym wykonanym przejeździe urządzenie zapamiętuje trasę i później analogicznie równolegle prowadzi ciągnik podczas kolejnych przejazdów, a operator ma czas na przykład na… kawę. Oba rozwiązania umożliwiają pracę w trudnych warunkach pogodowych, takich jak mgła lub noc. Dokładność pracy maszyn przy wykorzystaniu technologii GPS może wynosić od kilkudziesięciu centymetrów do 1–2 cm.     Czy warto?     Można to zrobić na kilka prostych obliczeń. Jednak gdy nie posiada wielkich hektarów nie ma co nawet liczyć! Polska jeszcze długo będzie musiała dojrzewać do rozkwitu technologicznego zachodu, aby opłacało się skorzystać z takich narzędzi.Główne różnice między technikami DGPS i EGNOS polegają na sposobie przesyłu poprawek: DGPS poprzez VHS i GPRS, EGNOS przez wspomniane satelity geostacjonarne. Korzystanie z EGNOS odbywa się bezpłatnie (konieczny jest zakup odbiornika GPS). W Europie znajdują się 34 stałe stacje referencyjne, 4 stacje kontrolne i 6 stacji transmitujących sygnał korekcyjny przez 3 satelity geostacjonarne. Istnieje również rozwiązanie, za które trzeba zapłacić. Omni-STAR (działa na całym świecie) to komercyjny dostawca poprawek sygnału GPS, który ma ok. 100 stacji referencyjnych, 3 światowe sieci kontrolno-obliczeniowe i 6 satelitów geostacjonarnych. Zasada działania jest podobna.  Zupełnie innym rozwiązaniem jest korekcja błędów RTK. Najdokładniejsza i zarazem najbardziej skomplikowana. Do tego jest również potrzebna stacja referencyjna, ale własna (na rynku są firmy, które mają je w ofercie). Własna stacja referencyjna znajduje się bliżej odbiornika zamontowanego w ciągniku niż ogólnie dostępna, a zatem nie potrzebuje satelitów do przesyłania korekcji (wszystko jest zgrupowane w okolicy jednego pola). Bezpośredni efekt to uzyskanie kilkucentymetrowej dokładności.   Cztery poziomy dokładności dostępne: * Bardzo niski – ok. 1m * Niski – 20-30cm * Średni – 10-15cm * Wysoki (RTK) – ok. 2.5cm  Od czego zacząć?