Utvärdering av nya möjligheter till förbättrad positionering med satellitbaserade system

Studien

Studien genomfördes på tre lokaler i landet, Remningstorp, Sundsvall och Moskosel. Inom varje lokal gjordes mätningar på mätpunkter utlagda i tre skogstyper: hygge, gallringsskog och slutavverkningsskog. Mätpunkternas positioner bestämdes inledningsvis med hög noggrannhet (cm-nivå) av mättekniker från Metria. Mätnoggrannheten från försöksleden skattades baserat på avvikelserna mellan de ”sanna” koordinaterna från referensmätningen och koordinaterna från mätningarna inom respektive försöksled.

Målen med studien var att:

• kvantifiera noggrannheten vid positionering i skog med varierande grad av slutenhet med den typ av utrustning som används i skogsbruket.
• utvärdera effekten av tillkommande satelliter från Galileo-systemet
• utvärdera effekten av realtidskorrektion med Swepos- och EGNOS-systemen.
• belysa hur satellitpositionering kan användas tillsammans med maskindata från skördare med kranspetsstyrning för att positionera enskilda träd vid avverkning.

För att belysa teknik för positionering av enskilda träd vid avverkning hämtades data från en John Deere-skördare (1270G) i Moskosel, ägd av Sveaskog. Skördaren var ut­rustad med en avancerad GNSS-mottagare, Arrow 100 från Eos Positioning Systems och programvara från John Deere. Detta möjliggjorde kontinuerlig loggning av kranvinkel och utsträckt kranlängd. För att belysa precision och repeterbarhet för givarna som genererade information om kranrörelser genomfördes ett kontrollerat försök där basmaskinen var stillastående och skördarföraren återkommande greppade ett antal stammar. I ett andra försök jämfördes trädpositioner genererade från data från skördaren med motsvarande trädpositioner från manuell referensmätning. Jämförelsen omfattade 49 träd för vilka stubbarna märkts med nummer då träden avverkades.

Resultaten

Sammanfattningsvis belyser studien den noggrannhet som kan förväntas från GNSS-baserad positionering i skogsbruket idag och inom den närmaste framtiden. Resultaten kan användas som underlag för val av utrustning och hur denna kan ställas in för att optimera mätnoggrannheten. Därutöver belyser studien status för metodiken att positionera enskilda träd baserat på skördardata samt ger vägledning kring vilka fortsatta utvecklingsinsatser som krävs för att metodiken ska nå praktisk tillämpning.

Resultaten kan sammanfattas enligt följande:

• Det var tydliga skillnader i mätnoggrannhet mellan de utvärderade satellitmottagarna, framför allt vid mätning i uppvuxen skog. De mer avancerade mottagarna (Arrow-enheterna och ppm 10xx) kan förväntas ha ett mätfel som understiger 2 m vid mätning under ett trädskikt. Motsvarande mätfel för de utvärderade mobiltelefonerna (Huawei P30 och Sony XZ) och för mottagare som används i stor omfattning vid skoglig planering, iPad, FIDS Zelo, Garmin Glo och G62, kan förväntas uppgå till cirka 5 m.
• Antalet satelliter hade en generellt gynnsam inverkan på mätnoggrannheten vid positionering i skog. Under de senaste åren har ett antal nya satelliter från BeiDou- och Galileosystemen tillkommit, vilket på kort tid ökat det totala antalet tillgängliga satelliter på ett dramatiskt sätt. Det är därför angeläget att använda satellitmottagare som kan utnyttja samtliga satellitsystem vid mätning i skog.
• Risken för större mätfel tenderade att öka markant då antalet tillgängliga satelliter var färre än cirka 14 stycken. Detta gränsvärde för satellitantalet bör vara användbart i praktiska tillämpningar som ett indirekt mått på mätnoggrannheten.
• Realtidskorrektion med Swepos- och EGNOS-systemen minskade mätfelet med 60–90 cm vid mätning på hygge. Den gynnsamma effekten från korrektionssystemen avtog dock i takt med tilltagande täthet på trädskiktet. Jämförelse mellan Swepos och EGNOS visade att de två systemen hade likartad effekt.
• Cirka fem tillkommande Galileo-satelliter minskade mätfelet med cirka 0,5 m. Denna effekt mättes dock endast då det totala antalet tillgängliga satelliter från samtliga satellitsystem var lågt.
• John Deere-skördarens givare för registrering av kranvinkel och utsträckt kranlängd hade en mycket hög precision och de enskilda trädens position relativt kranfoten kunde återges med mycket hög repeterbarhet, på centimeternivå. För bestämning av trädposition baserat på skördardata kan bidraget från dessa två parametrar till det totala positioneringsfelet anses försumbart. De övriga felkällorna för trädpositionering som identifierades i studien var bestämningen av skördarens globala position, beräkningen av färdriktning och avsaknad av information om vridningsvinkel i maskinens midja.
• Jämförelsen mellan trädpositioner genererade från skördardata med trädpositioner från manuell referensmätning visade på en generellt god överensstämmelse. Medelvärdet för avvikelserna mellan de två bestämningarna var 1,4 m medan standardavvikelsen för motsvarande avvikelse uppgick till 1,0 m. Det bedöms möjligt att med begränsade insatser nå en noggrannhet som harmonierar med kraven i skogliga tillämpningar. Det är dock angeläget att nya studier inom området initieras.