Basis principe
Een GPS-systeem voor de landbouw bestaat uit een aantal onderdelen, namelijk:
GPS-ontvanger;
Gyroscoop of een elektronische waterpas;
GPS - ontvanger
De GPS-ontvanger ontvangt de GNSS signalen en afhankelijk van het correctiesignaal radio- of GSM signalen. De ontvanger wordt zo hoogmogelijk op het voertuig geplaatst om verstoring door omgevingsfactoren te voorkomen. De ontvanger is daarom ook vaak op de cabine geplaatst. De GNSS-ontvanger en de daarbij horende software interpreteren de signalen op een juiste wijze. Hiervoor is onder andere informatie van de desbetreffende satelliet(ten) nodig.
De meeste GPS leveranciers maken maar gebruik van één GPS ontvanger, Agleader is de enige leverancier die een systeem heeft met een dubbele GPS ontvanger.
Figuur 1
GPS ontvangers van a) Agleader, b) Trimble, c) Raven en d) Topcon.
d
3D GPS - systemen
Algemeen
Op dit moment is er een aantal systemen op de markt van de verschillende leveranciers, namelijk van Trimble (Agrometius, 2014), Topcon (Topcon, 2012), SBG (SBG, 2014) en Agleader (Agleader, 2014). Al deze systemen maken gebruik van een 3D GPS-systeem, waardoor er met 2 tot 3 centimeter nauwkeurigheid gewerkt kan worden. Verder kan er met een 3D GPS-systeem veel tijd bespaard worden. Het perceel wordt direct in kaart gebracht en diverse gegevens worden direct opgeslagen in de GPS computer.
Doel
Het doel van het werken met 3D GPS systemen is het nauwkeuriger en efficiënter uitvoeren van diverse taken zoals het hierboven genoemde kilveren en draineren. Daarnaast kan het een bijdrage leveren aan het beperken van onnodige inspanningen als uitmeten van percelen of opslaan van gemeten (perceels-) gegevens.
Mogelijkheden
Alle systemen bieden grotendeels dezelfde mogelijkheden. Hieronder staan de voor- en nadelen van het 3D GPS-systeem beschreven (Geometrius, 2014).
Voordelen:
Eenvoudig een gesloten grondbalans
Het systeem houdt ook rekening met inklinking van de grond. Wanneer een laagte in het perceel wordt opgevuld met grond, wordt hier altijd meer grond aangevuld dan nodig is. Dit heeft ermee te maken dat de grond na verloop van tijd inklinkt (nazakt) (Agrometius, 2014).Makkelijker het tarief berekenen
Door de software kan berekend worden hoeveel kuub grond er moet worden verzet om het gewenste resultaat te kunnen realiseren.Afschot per perceelsvlak
Er kan gewerkt worden met meerdere perceelsvlakken tegelijk waarin voor ieder perceelsvlak een ander afschot gerealiseerd kan worden.Vooraf meerdere ontwerpen maken
Grotere reikwijdte dan laser (8 km), met een hogere nauwkeurigheid en een minimale inspanning. Verder kan dit systeem werken met een groter hoogteverschil dan een laser (Roelofs, 2010).
Bredere inzet van RTK en Fieldmanager
Het FMX scherm van Trimble kan ook gebruikt worden voor het kilveren en draineren van percelen en niet alleen om recht te kunnen rijden.De ontvanger op de kilverbak of drainagemachine hoeft niet in het zicht te staan van het basisstation het behoudt altijd zijn nauwkeurigheid (Roelofs, 2010). Ook wanneer er wordt gewerkt bij mist, harde wind en stoffige omstandigheden behoudt het 3D GPS-systeem zijn nauwkeurigheid.
Nadelen:
Het systeem kan niet op een basisstation van Topcon werken, omgekeerd is wel mogelijk (Roelofs, 2010).
Het signaal kan wegvallen. Wanneer het signaal wegvalt, kan het 3D-GPS systeem zijn werk niet uitvoeren.
Werking
Om met 3D hoogtekaarten te kunnen gaan werken is de eerste stap het desbetreffende perceel in kaart brengen. Dit kan al direct tijdens andere werkzaamheden worden gedaan, bijvoorbeeld tijdens het inzaaien van een perceel met GPS. De GPS ontvanger die gemonteerd zit op de trekker kan de coördinaten en hoogtes opslaan en loggen. De gegevens uit de GPS ontvanger worden vervolgens geüpload in het computerprogramma, dat een 3D model van het perceel kan maken. Hierop zijn de hoogteverschillen met kleuren aangegeven (Figuur 2). Op de 3D hoogtekaart is duidelijk te zien waar zich te veel en te weinig grond bevindt (Roelofs, 2010).
Figuur 2.
Beeld op GPS scherm (Bron: Agrometius).
De hoogtekaart die gemaakt is van het perceel, kan samen met de beschikbare software gebruikt worden voor zowel draineren als kilveren. Het software programma biedt hiervoor diverse mogelijkheden, zoals autoslope, point to point, autoplane en multiplane. Autoslope is geschikt voor drainage, het systeem refereert aan het ingemeten reliëf van de hoogtekaart. Na het inmeten van het reliëf van de hoogtekaart kan de insteldiepte, minimale helling, minimale diepte, optimale diepte en maximale diepte worden ingesteld. De software in de GPS-computer berekent vervolgens de diepte van de drain met een gelijke helling. Bij point to point wordt uit de hoogtekaart een aantal punten geselecteerd, dat gebruikt gaat worden voor de drain. Er hoeft niet altijd gebruik gemaakt te worden van een hoogtekaart men kan ook een aantal punten inmeten en vervolgens de geselecteerde punten gebruiken voor de drain. Zonder gebruik te maken van een hoogtekaart, kan op deze manier snel een perceel worden ingemeten. Voor kilveren wordt er gebruik gemaakt van een 3D hoogtekaart, waarvoor autoplane of multiplane wordt gebruikt. Wanneer bij autoplane een helling naar meerdere zijden is, moet er een zogeheten sectielijn worden uitgereden. Vanaf die sectielijn kan er dan een helling worden ingesteld. Net als bij multiplane kan die sectielijn ook in het computerprogramma worden gemaakt. Multiplane is bedoeld om een geavanceerde bewerking (bijvoorbeeld het ene deel geen afschot, dan weer een deel met afschot en dan weer een deel met nog meer afschot) uit te voeren die ook met het computerprogramma kan worden gemaakt. Het registeren van alle gegevens gaat geheel automatisch (WUR, 2010).
Bibliografie
Agleader. (2014). Intellislope. Opgeroepen op 4 2, 2014, van Agleader: http://www.agleader.com/products/intellislope/
Agrometius. (2014). Fieldlevel II. Opgeroepen op 3 27, 2014, van agrometius: http://www.agrometius.nl/producten/fieldlevel-ii/
Geometrius. (2014). Trimble RTK-GPS Fieldlevel II. Opgeroepen op 3 27, 2014, van Geometrius: http://www.meppelinkbv.nl/mechanisatiebedrijf/downloads/fs_rtk-fieldlevel.pdf
Roelofs, E. (2010, 5). Egaliseren met hulp van satellieten. Opgeroepen op 3 27, 2014, van WUR: http://edepot.wur.nl/165072
SBG. (2014). SmartProfiler. Opgeroepen op 4 2, 2014, van SBG: http://www.sbg.nl/producten/smartprofiler/
Straver, J. (2014, 3 26). WIKI precisielandbouw. (P. Rijk, L. Testers, A. Bartelen, & J. v. Heuvel, Interviewers)
Topcon. (2012). AGForm 3D. Opgeroepen op 3 27, 2014, van Topconpositioning: http://ag.topconpositioning.com/sites/default/files/AgCatalog-7010-0899G-A4-NL-lr.pdf
WUR. (2010, 2). Kilveren en draineren met GPS. Opgeroepen op 3 27, 2014, van WUR: http://edepot.wur.nl/51545
De meeste GPS leveranciers maken maar gebruik van één GPS ontvanger, Agleader is de enige leverancier die een systeem heeft met een dubbele GPS ontvanger.
Gyroscoop of elektronische waterpas
In GNSS systeem zorgt een elektronische waterpas of een gyroscoop voor de positiecorrectie als de positie van de ontvanger door hellen wordt verplaatst (Schans et al, 2011). De gyroscoop of elektronische waterpas bepalen de horizontale en de verticale helling van het voertuig en kan vergeleken worden met een waterpas. In het GNSS-systeem worden gyroscopen gebruikt om het signaal te beïnvloeden. Wanneer de trekker onder een hoek staat denkt de GNSS ontvanger dat hij op een andere positie staat. Dit signaal wordt gecorrigeerd door de output van de gyroscoop of elektronische waterpas. De gyroscoop merkt bewegingen van de trekker op en de sensor maakt vervolgens een tegengestelde beweging, zodat de helling bepaald kan worden.
De schematische trekker hiernaast laat zien dat bewegingen over drie assen gecorrigeerd kunnen worden:
Slingeren: draaien om de X-as;
Hellen: draaien om de Y-as;
Gieren: draaien om de Z-as.
