Horváth Tamást arra kértük, hogy mutassa be a magyarországi piacon elérhető GNSS korrekciós szolgáltatások teljes palettáját, azok legfontosabb ismérveit.
Horváth Tamást, a németországi GNSS szoftverfejlesztő cég, az Alberding GmbH szakemberét arra kértük, hogy a precíziós gazdálkodáshoz kapcsolódóan mutassa be a magyarországi piacon elérhető GNSS korrekciós szolgáltatások teljes palettáját, azok legfontosabb ismérveit, ezzel is segítve a vásárlás előtt álló gazdálkodókat a hazai kínálat áttekintésében.
Kérlek, felvezetéseként néhány mondatban mutasd be munkahelyedet Olvasóinknak!
Az Alberding GmbH egy németországi GPS-GNSS szoftverfejlesztő vállalkozás, mely több mint húsz éves tapasztalattal rendelkezik a nagy pontosságú műholdas helymeghatározás területén. Az utóbbi néhány évben már hardverfejlesztéssel is foglalkozunk, saját GPS-vevőnk is van, de cégünk fő profilja továbbra is a szoftverkészítés. Felhasználóink döntő többsége olyan GPS-rendszerüzemeltető vállalkozás, amely valamilyen korrekciós szolgáltatást nyújt az adott területen, nagyobb pontosság, nagyobb megbízhatóság eléréséhez. Szoftvereink felhasználási területe elég sokrétű, elég, ha csak a folyami, vagy tengeri hajózást, külszíni bányászatot, geodézia tevékenységet, valamint a precíziós mezőgazdálkodást említem.
Bővebb információért kattintson a képre!
Talán már a beszélgetés elején érdemes tisztázni, miért is van szükség a mezőgazdaságban jelkorrekciókra?
Még mielőtt erre válaszolnék, először is egy tévhitet szeretnék eloszlatni. Sokan ugyanis úgy tudják, hogy a világon egy, a GPS műholdrendszer van, melynek pontosságát kell és lehet a korrekciók révén növelni. Csakhogy napjainkban több globális helymeghatározó műholdrendszer működik. Ezek közül csupán az egyik az amerikai GPS. Ezen kívül meg kell említeni még az orosz GLONASSZ-t, ill. az épülő EU-s versenytársat, a GALILEO-t, ill. a kínai BEIDOU (COMPASS) rendszert. Ezek közül az amerikai GPS és az orosz GLONASSZ rendszer elérte már a teljes kiépítettséget. Az amerikai rendszerben jelenleg 30, az oroszban 24 műhold üzemel, de a fejlesztés ezen a téren is folyamatos. Új frekvenciák, újfajta műholdak jelennek meg.
Az elég viszontagságosan, pénzügyi és műszaki problémákkal elindult GALILEO rendszerben jelenleg 4 műhold működik, és ebben az évben további hat műhold felbocsátást tervezik. Összesen pedig 30 műholddal teljesedik majd ki e rendszer.
A kínai egy kicsit „öszvér” rendszernek tekinthető, mivel nemcsak globális, hanem regionális (Kínát és Kelet-Ázsiát feledő) rendszert építenek, több, különböző pályán keringő műholdat felbocsátva. Ezek közül, három műhold az, amelyek jelei Magyarországról is foghatóak.
E működő rendszerek révén biztosított a teljes hazai lefedettség?
Jelenleg még mindig vannak olyan időszakok, területek, ahol önállóan csak az amerikai GPS rendszerre támaszkodva nem mindig lehet pontos helymeghatározást végezni. Ez elsősorban városokra, ill. erdőkkel borított térségekre igaz, ahol előbbi esetben az épületek, utóbbinál pedig a fák lombkoronája következtében nagy a kitakarás. Összegezve: minél több műholdjel áll rendelkezésünkre, annál nagyobb az esély a pontos helymeghatározásra.
Érdemes azt is itt megjegyezni, hogy önmagában egyik itt megemlített rendszer (GPS, GLONASSZ) sem jobb, mint a másik. Összességében az az abszolút pontosság (3-5 méteres vízszintes, ill. 5-8 méteres magassági), amit nyújtanak, mindegyiknél hasonló. E rendszerek előnye az együttes használatukban rejlik, ugyanis így a megbízhatóságot és a rendelkezésre állást tudjuk nagyban megnövelni.
Miből fakad ez a pontatlanság, jobban mondva, ez a csak néhány méteres pontosság?
Ez azért van így, mert a helymeghatározás során méréseinket bizonyos hibák terhelik. Ezek a hibák egyrészt a műholdak hibái (nem ismerjük egészen pontosan azok pályáját, óráik eltérését a földi rendszeridőhöz képest), másrészt az atmoszférán át érkező műholdjelek az ionoszférán (a felső légkörnek a nap sugárzása által ionizált tartománya) áthatolva refrakciót szenvednek, a fénysebességénél valamivel lassabban terjedve így tovább.
Az atmoszférának a földhöz legközelebbi rétegében, a troposzférában elsősorban a nehezen modellezhető elhelyezkedésű vízpára okoz gondot, amin áthatolva a műholdjelek úgyszintén refrakciót szenvednek.
A földfelszínen, ahol a GPS vevőink, antennáink működnek, az egyik legfontosabb hibaforrás pedig a visszavert jelekből adódik. Tehát ha nem egyenes vonalon érkezik a műholdjel az antennába, hanem különböző tárgyakról, épületekről, fákról, vízfelületekről, vagy akár a talajról visszaverődve jut be oda, hosszabb utat megtéve így az egyenes vonalú távolsághoz képest. Ez egyrészt zavarhatja (zajosabbá teheti) a mérést, másrészt akár hibás méréshez is vezethet.
Ezen, előbb ismertetett hibák összegződéséből adódik a már említett 3-8 méteres „pontosság”.
Hogyan juthatunk közelebb a néhány cm-es pontossághoz?
Itt szeretnék visszakanyarodni az első kérdésed megválaszolásához. Tehát a korrekciókra azért van szükség, mert így az előbb ismertetett pontatlanságok (műhold-, ill. atmoszférikus hibák) egy részét kiküszöbölhetjük.
E GNSS korrekciós szolgáltatások terén mekkora a választék ma Magyarországon?
Míg e téren 5-10 évvel ezelőtt viszonylag szűk volt a piac hazánkban és Európa más részein is, addig napjainkra számos (14-15 fajta) korrekciós szolgáltatás érhető el.
Hogyan, milyen szempontok alapján lehet az egyes korrekciós szolgáltatásokat kategorizálni?
Egyrészt az alkalmazott technológia alapján. Vannak olyan korrekciók, amelyek regionális, vagy akár globális referenciaállomás-hálózat alapján számolt differenciális korrekciót sugároznak. Ilyen pl. az EGNOS, valamint az OmniSTAR VBS, amelyek közül az előbbi 1-2 méteres abszolút és 20-30 cm-es csatlakozási pontosságot biztosít. Az OmniSTAR VBS abszolút pontossága az EGNOS-hoz hasonló, míg csatlakozási pontossága annál kicsivel jobb, 15-20 cm körüli.
Míg az OmniSTAR VBS egy fizetős, globális szolgáltatás, addig az EGNOS korrekciós szolgáltatás ingyenes, melyet az Európai Bizottság üzemeltet, kb. 40, Európában és Észak-Afrikában elhelyezkedő bázisállomás alapján számolva a korrekciókat. Ennél, geostacionárius műholdon keresztül lehet elérni az adatokat. Ezek a műholdak az egyenlítő felett 36 ezer km-es magasságban helyezkednek el, és Magyarországról 30-35 fokos magassági szögön látszanak. Tehát, ha olyan völgyes, tagoltabb felszínű, domborzatú területen dolgozunk, ahol az előbb említett szögben, déli irányban kitakarás van, akkor ott nem tudjuk az EGNOS jeleit fogni. Ez természetesen bármelyik más korrekciós szolgáltatásra is igaz, amelyik geostacionárius műholdakat használ.
Az EGNOS kapcsán nagyon fontos még megjegyezni, hogy az csak az amerikai GPS rendszer műholdjeleit pontosítja, korrigálja. Tehát egy GPS és GLONASSZ rendszert is kezelő vevőegység birtokában, EGNOS korrekciót használva, ne gondoljuk úgy, hogy a GLONASSZ műholdak adta jobb műhold-geometriát ki tudjuk használni olyan helyeken, ahol azt csak GPS lefedettséggel nem tudnánk. Vagyis, ne feledjük, csak az a felhasználó tud előnyt kovácsolni abból, hogy több rendszert támogató műszere van, aki ennek megfelelő korrekciót is választ.
Az OmniSTAR következő generációs korrekciói az OmniSTAR XP, ill. HP is globális szolgáltatások, amelyek szintén csak a GPS rendszer műholdjeleit korrigálják és ugyancsak geostacionárius műholdon keresztül érhetőek el az adatok. Felhasználói oldalról nézve pedig már egy drágább, kétfrekvenciás műszert igényelnek. Az XP és a HP esetében is hasonló pontosságot lehet elérni. Az abszolút pontosság 10-15 cm és a csatlakozási pontosság 5-10 cm. A maximális pontosságot viszont a műszer a bekapcsolását követő, néhány 10 percnyi, ún. konvergencia idő után éri csak el. Ezt azért fontos megjegyezni, mert ha pl. az adott munkánk során elhaladunk egy, a műholdjeleket kitakaró fasor mellett, akkor ez a konvergencia (inicializálási) idő újra kezdődik. Mindezzel sokszor nem várt kellemetlenségeket okozva a felhasználóknak.
A magasabb árkategória irányába tovább haladva milyen globális korrekciók érhetők még el a hazai felhasználók számára?
A következő szintet az OmniSTAR G2 képviseli. Ez abban tér el az OmniSTAR XP-től, ill. HP-től, hogy már támogatja a GLONASSZ rendszert is, valamint gyorsabb az inicializálási idő (kb. 20 perc).
Nem mehetünk el szó nélkül a Trimble mellett sem, mely a mezőgazdasági GPS-ek gyártása mellett az utóbbi években a korrekciók piacán is szélesítette kínálatát. Igazából az OmniStar márka megvételével, annak nagyobb pontosságú szolgáltatását is már e cég nyújtja, de emellett számos, saját korrekciós szolgáltatással is rendelkezik. Az egyik ilyen a Trimble Range Point RTX, amely egy GPS és GLONASSZ rendszert is kezelő, egyfrekvenciás szolgáltatás. Nagyjából 50 cm-es abszolút (visszatérési) és 10-15 cm-es csatalakozási pontosságot tud. Viszont használatával ezt az előbb említett pontosságot 1-5 percen belül érheti el a felhasználó.
A Trimble összes szolgáltatásával kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy a szabvány adatformátumok helyett, saját formátumot használnak (tehát csak saját hardvert támogatnak).
A Timble nagy pontosságú műholdas szolgáltatása Timble CenterPoint RTX névre hallgat. Ez szintén egy GPS és GLONASSZ rendszert is kezelő, azonban már kétfrekvenciás (kód- és fázisméréses) szolgáltatás, amely műholdon és interneten keresztül is hozzáférhető a felhasználók számára. Ezzel az elérhető pontosság abszolút és csatlakozási értelemben is kb. 4 cm. Ezt a 4 cm-es pontosságot nagyjából fél óra alatt éri el a rendszer. Természetesen hamarabb is meg lehet kezdeni vele a munkát, ha épp elegendő a kevesebb, 10-20 cm-es pontosság.
Nem maradhat ki a felsorolásból – mint globálisan jelen lévő korrekció szolgáltató – a John Deere sem az SF1 és az SF2 korrekcióval. Az SF1 csak GPS-es rendszert kezel, méter körüli abszolút és 30 cm-es csatlakozási pontosságot (5-10 perc alatt éri el) biztosít. Ez egy ingyenes szolgáltatás. Mivel azonban csak belső, saját formátumban sugározzák műholdon keresztül a jeleket, csak John Deere eszközökkel használható. A nagyobb pontosságú SF2 szolgáltatás is szintén csak GPS rendszert támogat. Itt kód- és fázismérés is történik, így drágább eszközök szükségesek az alkalmazásához. A konvergencia idő – hasonló az OmniSTAR XP-hez – 30-45 perc. Természetesen, itt is hamarabb meg lehet kezdeni a munkavégzést (az indítástól számított 10-20 perc múlva), ha elegendő számunkra a 10-20 cm-es pontosság. A John Deere SF2 abszolút pontossága 10-15 cm, a csatlakozási pontossága pedig 5-10 cm. Tehát nagyságrendileg hasonló az OmniSTAR XP-hez, ill. HP-hez.
Végül egy újabb szereplőt is meg szeretnék említeni a piacról, ez a TerraStar, melynek korrekcióit most kezdik bevezetni. A TerraStar-D GPS és GLONASSZ rendszert is kezelő, kétfrekvenciás, kód- és fázisméréses szolgáltatás. Pontossága abszolút értelemben 10 cm, csatlakozási pontossága 5-10 cm, konvergencia ideje pedig 30-35 perc.
Milyen szolgáltatások közül választhatnak azon gazdálkodók, akik számára nem elegendő az előbbi korrekciók pontossága, ill. nem szeretnének annyit várni a konvergenciára (inicializálásra)?
Számukra az RTK kínál megoldást. Ez minden esetben kétfrekvenciás, kód- és fázismérésen alapuló szolgáltatás, ahol van egy referencia állomás, melyhez képest történik a pozíciónk meghatározása. Itt a referenciaállomásnak nagyon nagy pontossággal ismert koordinátákkal kell rendelkeznie. A referenciaállomás folyamatos távolságmérést végez az egyes műholdakra, és folyamatosan meghatározza azt is, hogy e saját mérései mekkora hibákkal terheltek. Ezek alapján sugározzák ki az egyes műholdakra vonatkozó korrekciókat. Olyan megoldás is létezik, hogy e referenciaállomások nem a korrekciókat, hanem a saját nyers mérési adataikat, ill. koordinátájukat továbbítják, és a felhasználói eszköz számol ezekből korrekciót.
RTK-ból is több fajta van?
Igen, van pl. az egybázisos megoldás, amikor a felhasználó (vagy a rendszer) kiválasztja a neki legközelebbi állomást, de elérhető a piacon hálózati RTK is.
A saját bázisállomásoknak többfajta korrekciótípusa létezik (RTCM, CMR, CMR+, MCT), attól függően, kitől vesszük az eszközt. Mindegyikkel nagyjából 2 cm-es pontosság (1 cm + 1 ppm – azaz 10 km-ként további 1 cm) érhető el. Saját bázisállomás kiépítése azon gazdálkodóknak érheti meg, akik viszonylag koncentrált területen, és több erőgéppel dolgoznak.
A hálózati RTK-nál egy állomáshálózat összes állomását együttesen kezeli egy központi szoftver, amely képes arra, hogy a teljes lefedettségi területen belül bárhová virtuális adatokat számoljon.
Miért van szükség arra, hogy egy adott helyre virtuális adatokat számoljon a rendszer?
Azért, mert az RTK korrekciók esetében minél messzebb megyünk a referenciaállomástól, annál kevésbé lesz számunkra a referenciaállomás korrekciója – az ionoszféra és a troposzféra késleltető hatásából, valamint az időjárás regionális eltéréséből adódóan – megfelelő.
Mekkora ez a távolság, amin túl az RTK korrekciók cm-es pontossága már nem tartható?
Ez nagyjából 30-35 km. Tehát egy egybázisos RTK esetében a bázisállomás 30-35 km sugarú körén belül tudunk e szolgáltatás által nyújtott pontossággal dolgozni. A hálózati RTK pedig ezt terjeszti ki, akár regionális, akár országos méretű lefedettségű területre. Ebben az esetben – mint felhasználó – nem az egyes állomások adatait kapjuk, hanem az egyes állomások mérései alapján egy központi szoftver modellezi ezeket a hibákat. E szoftver modellezni tudja a maradék hibákat az állomások közötti területre is. Ennek megfelelően, ha egy felhasználó erre a szolgáltatásra bejelentkezik, és beküldi az ő közelítő pozícióját (pl. abszolút GPS pozíciót), akkor a központi szoftver kiszámolja az ő számára pontosított virtuális korrekciókat.
Mekkora időt vesz igénybe az RTK korrekcióknál az inicializálás?
E konvergencia idő az RTK korrekcióknál lényegesen rövidebb, mint az előbb már bemutatott korrekcióknál. Néhány másodperctől 5 perces intervallumban tudják a 2 cm-es pontosságot biztosítani.
Kanyarodjunk vissza a felhasználók számára elérhető RTK korrekciós lehetőségekre!
Vannak olyan szolgáltatók, akik országos, vagy részben országos szinten üzemeltetnek RTK állomásokat. Az egyik ilyen a Geotrade RTK, mely 15 állomásból áll, és interneten keresztül, több különböző szabványformátumban sugározza a korrekciót. Ezen állomások jó része csak GPS-es, van közöttük azonban néhány GPS–GLONASSZ-os is.
Újdonság a piacon az Axiál mAXI-NET RTK korrekciós rendszere, melynek összes állomása GPS és GLONASSZ műholdakról érkező jeleket is kezel. Ehhez is kód- és fázismérést tudó, drágább, nagy pontosságú végfelhasználói eszközök szükségesek. A korrekciótovábbítás interneten keresztül történik. E rendszer még kiépítés alatt áll. Jelenleg 19 állomás már üzemel, és összesen 45 állomás alkotja majd a mAXI-NET-et. Az Axiál szolgáltatásában az RTCM nemzetközi jelformátumú sugárzás teszi lehetővé márka-függetlenül a precíziós GPS eszközök számára az RTK korrekció fogadását és használatát. Azt még tudni kell a mAXI-NET-ről, hogy ez nem hálózati RTK, hanem a központi szoftver automatikusan kiválasztja a felhasználóhoz legközelebbi működő referenciaállomást, és annak jeleit továbbítja a gazdálkodónak.
A KITE kínálatában szereplő RTK rendszer is egyaránt kezel GPS és GLONASSZ műholdakról érkező jeleket. Ez is egy nagy pontosságú (2 cm), országos szolgáltatás, melynél az az érdekesség, hogy saját belső formátumban és URH rádión keresztül sugároz. Ahhoz, hogy URH rádión keresztül le lehessen fedni az országot, nagyon sok állomásra volt szükség. A KITE részéről eddig 101 bázisállomást, és kb. 300 ismétlő állomást telepítettek. Ezzel hálózati RTK nélkül érik el az ország területére a 2 cm-es pontosságot.
Végül a FÖMI GNSSnet.hu szolgáltatását kell még kiemelni, ami abszolút szélső pontosságú (1 cm). Ez egy elsősorban geodéziai célú rendszer, melynek bázisállomásai a hazai geodéziai referencia (vonatkoztatási) rendszert testesítik meg. Mint már korábban említettem, ez egy hálózati RTK megoldás, tehát bárhol – az állomások közötti területen belül is – ugyanazt a pontosságot lehet érni vele. A FÖMI az országhatárokon túlról is integrált állomásokat (19 db-ot) a rendszerébe, így gyakorlatilag a határokig ki tudja tolni az általa nyújtott, homogén, 1 cm-es pontosságot, melyet interneten keresztül sugároz.
A beszélgetés elzárásaként, milyen tanácsokat fogalmaznál meg azoknak, akik választás előtt állnak a különféle korrekciós szolgáltatások terén?
Mint látható, igen nagy a hazai piacon is elérhető választék. Pontosságban, a felhasználói eszközök árában és a szolgáltatás díjában is nagyok az eltérések. Érdemes ezért alaposan körbejárni a kínálatot, és megfontoltan választani. Elsőként pontosan határozzuk meg azt a célt, amire a korrekciós szolgáltatást használni szeretnénk. Például, ha csak az átfedéseink csökkentést akarjuk elérni a növényvédelmi permetezések során, akkor nem feltétlenül van szükségünk a 2 cm-es pontosságra. Ennek az ellenkezője is igaz, tehát ha precíziós sorköz-kultivátorozást valósítanánk meg, akkor ne válasszunk olyan korrekciót, amely ezt a pontosságot nem tudja.
Köszönöm a beszélgetést!
Kosztolányi Attila
