Satelliittipaikannuksen tarkkuus hakkuukoneessa. Timo Melkas Mika Salmi Jarmo Hämäläinen

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Satelliittipaikannuksen tarkkuus hakkuukoneessa. Timo Melkas Mika Salmi Jarmo Hämäläinen"

Mika Lahtinen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Satelliittipaikannuksen tarkkuus hakkuukoneessa Timo Melkas Mika Salmi Jarmo Hämäläinen

2 Tavoite Tutkimuksen tavoite oli selvittää nykyisten hakkuukoneissa vakiovarusteena olevien satelliittivastaanottimien paikannustarkkuutta peitteisessä maastossa sekä tutkia satelliittigeometrian ja puuston tilavuuden vaikutusta paikannustarkkuuteen. Koealojen paikannusajankohta sekä paikannettujen koealojen määrä alueittain Trimblen Pathfinder ProXH -vastaanottimella sekä hakkuukoneen GPS-vastaanottimella on esitetty alla olevassa taulukossa. Trimble GeoXH GPS ennen Trimble Trimble GeoXH GPS jälkeen Hakkuukoneen GPS Koealojen lkm Päivämäärä Koealojen lkm Päivämäärä Koealojen lkm Päivämäärä Viitaniemi Kurkisalo x x Kolho x x 6/

3 Aineisto Aineisto kerättiin vuosina Mänttä-Vilppulan alueelta Metsä Groupin harvennusleimikoilta, yhteensä 53 koealalta (r=10m) Metsätehon, Metsä Groupin ja Argone Oy:n yhteistyönä. Testialueita oli kolme: Kolho (22 koealaa), Kurkisalo (16 koealaa) ja Viitaniemi (15 koealaa). Ennen hakkuuta (n=53) Hakkuun jälkeen (n=53) Puustotunnus Keskiarvo Hajonta Minimi Maksimi Keskiarvo Hajonta Minimi Maksimi G, m 2 /ha (relaskooppi) 31,3 8,7 15,0 49,0 G, m 2 /ha (ympyräkoeala) 29,1 8,0 14,0 47,0 17,5 4,6 10,1 32,2 Puulajiosuus, % (mänty) 58,9 42,1 0,0 100,0 60,7 42,8 0,0 100,0 Puulajiosuus, % (kuusi) 34,9 40,9 0,0 100,0 34,7 41,5 0,0 100,0 Puulajiosuus, % (koivu) 6,2 17,0 0,0 87,8 4,5 16,3 0,0 98,0 Runkoluku, rl/koeala 42,3 15,2 22,0 78,0 20,5 4,8 13,0 33,0 Runkoluku, rl/ha 1347,1 484,3 700,3 2482,8 652,2 152,9 413,8 1050,4 D 1,3, cm 18,8 2,9 13,9 26,3 20,0 3,0 15,2 29,0 D 1,3med, cm 16,1 3,4 9,6 23,9 18,2 3,0 13,4 26,0 H med, m 16,3 2,6 11,8 23,0 16,8 2,1 13,8 21,6 H dom, m 18,6 2,6 14,3 24,3 18,5 2,6 14,3 24,2 V, m 3 /ha 246,1 81,7 100,3 469,1 149,6 52,8 71,1 319,5 Tutkimusaineisto kerättiin Fibicin EffFibre-tutkimusohjelmassa ( ) ja tutkimusaineiston analysointi ja tulosten raportointi saatettiin loppuun Digilen Data to Intelligence -tutkimusohjelman (2012-) Forest Big Data -osiossa. 6/

4 Puuston pohjapinta-alan vaihtelu puulajeittain koealoilla (n=53) ennen hakkuuta 6/

5 Satelliittivastaanottimet Tutkimuksessa käytettiin kolmea eri satelliittivastaanotinta Trimble Pathfinder ProXH -vastaanotinta Hakkuukoneen vakiovarusteena olevaa vastaanotinta, Fastrax IT300 (Sirf GSC3-LP) Hakkuukoneen karttajärjestelmän vastaanotinta 6/

6 Trimble Pathfinder GeoXH -vastaanottimen paikannustarkkuus Koealan paikannustarkkuus Trimblen Pathfinder ProXH -vastaanottimella ennen ja jälkeen hakkuun käyttäen korjaamatonta, yhdellä tukiasemalla korjattua sekä kolmella tukiasemalla korjattua sijaintia perustuen Trimblen PathFinder Office -ohjelmiston tunnuslukuihin. Korjaustapa Trimble PROXH, korjattu (BT3) Trimble PROXH, korjattu (BT1) Trimble PROXH, korjaamaton Mittausajankohta Ennen hakkuuta Hakkuun jälkeen Tunnukset Yhteensä Männiköt Kuusikot / Kuusikot / Yhteensä Männiköt Sekapuustot Sekapuustot max PDOP 4,75 4,60 5,21 3,37 2,78 5,24 horz. tarkkuus 0,17 0,15 0,23 0,12 0,12 0,11 hajonta 0,84 0,72 1,21 0,32 0,30 0,39 max PDOP 4,87 4,70 5,41 3,46 2,94 5,10 horz. tarkkuus 0,17 0,16 0,20 0,12 0,12 0,11 hajonta 0,89 0,80 1,17 0,35 0,34 0,41 max PDOP 1,82 1,76 2,00 1,62 1,48 2,03 horz. tarkkuus 4,19 4,16 4,28 3,23 3,15 3,49 hajonta 1,45 1,29 1,95 1,02 0,94 1,26 N, kpl /

7 Trimble Pathfinder GeoXH vastaanottimen paikannustarkkuus (referenssi) Koealojen paikannus onnistui parhaiten Trimble Pathfinder GeoXH -vastaanottimella käytettäessä VRS-korjauksessa kolmea lähintä tukiasemaa (referenssi). Käytettäessä jälkikorjauksessa lähintä virtuaalitukiasemaa päästiin lähes yhtä hyvään paikannustarkkuuteen kuin kolmella lähimmällä virtuaalitukiasemalla. Sitä vastoin, mikäli jälkikorjausta ei tehty huononi paikannustarkkuus merkittävästi. Sijainnin korjaustavan vaikutus paikannustarkkuuteen. Vertailutasona (0) kolmeen tukiasemaan perustuva differentiaalikorjattu sijainti. 6/

8 Hakkuukoneen paikannustarkkuus Hakkuukoneissa olevien GPSvastaanottimien paikannustarkkuutta selvitettiin paikantamalla koealat ennen ja jälkeen hakkuun sekä hakkuukoneen ajourat hakkuun aikana. Saatuja sijainteja verrattiin ajoura- ja koealatasolla. Hakkuukoneen vakiovarusteena olevan ja Trimble Pathfinder GeoXH -vastaanottimen keskimääräinen ero oli Viitaniemessä 3,91 m (hajonta = 1,35 m) ja Kurkisalossa 2,07 m (hajonta = 1,04 m). Satelliittigeometrian ja puuston peitteisyyden todettiin vaikuttavan paikannustarkkuuteen. Hakkuun jälkeen paikannustarkkuus oli parempi kuin ennen hakkuuta. 6/

9 Hakkuukoneen paikannustarkkuus Trimble Pathfinder GeoXH -vastaanottimen ja hakkuukoneen GPS-vastaanottimen (STM) sijaintipisteiden etäisyyksien keskimääräinen ero ja hajonta Kurkisalossa ja Viitaniemessä hakkuun jälkeen. Yhdistäminen on tehty kellonajan mukaan. 6/

10 Viitaniemi Kurkisalo 6/

11 Hakkuukoneen paikannustarkkuus Hakkuukoneen (STM) GPS-paikantimen sijaintitiedoista lasketun koealan sijainin ja referenssisijainnin (Trimble Pathfinder GeoXH (3 BT)) ero. Hakkuukoneen paikka on laskettu käyttäen joko kaikkien koealalta hakattujen puiden sijaintien, viiden viimeisen sijainnin keskiarvoa tai viimeistä sijaintipistettä. Hakattujen puiden (hakkuukoneen) sijaintien perusteella laskettu koealan sijainti poikkeaa systemaattisesti koealan todellisesta sijainnista, mikä on varsin loogista sillä hakkuukone on lähes aina koealan ulkopuolella aloittaessaan koealan puiden hakkuun ja lähempänä koealan keskipistettä hakatessaan viimeistä koealan puuta. 6/

12 Ajourien paikannustarkkuus Viitaniemen alueella eri GPS-paikantimilla tallennettujen ajourien lähin etäisyys koealan keskipisteeseen. Etäisyys koealaan, m GPS - vastaanotin Keskiarvo Trimble GeoXH (suodatettu) 1,61 0,68 0,23 0,02 0,80 0,55 0,50 0,50 0,14 0,25 0,09 0,76 0,66 0,61 0,09 0,50 Hakkuukoneen GPS 1,44 0,01 0,89 0,67 2,17 1,08 1,16 5,50 4,95 0,30 2,80 2,89 3,39 2,84 0,70 2,05 MetsäGroup GPS 0,53 6,68 1,17 3,51 4,11 1,00 2,69 3,01 5,12 1,17 6,43 0,85 0,53 4,87 2,09 2,92 Kurkisalon alueella eri GPS-paikantimilla tallennettujen ajourien lähin etäisyys koealan keskipisteeseen. Etäisyys koealaan, m GPS - vastaanotin Keskiarvo Trimble GeoXH (suodatettu) 0,05 0,36 1,01 0,85 0,53 0,49 1,01 2,50 1,01 0,04 0,42 0,42 0,01 1,31 0,00 0,67 Hakkuukoneen GPS 0,72 4,34 3,99 0,61 3,50 0,75 5,55 1,26 2,36 3,95 1,03 3,05 4,59 4,88 4,53 2,52 2,98 MetsäGroup GPS 1,62 3,42 1,43 0,60 5,58 4,96 0,03 5,32 1,73 6,80 3,24 4,86 7,07 3,30 8,80 2,81 3,85 Vertailtaessa koealojen ja ajourien paikannustarkkuutta on huomioitava, että hakkuukoneen katolle asennetut GPS-vastaanottimet (3 kpl) sijaitsivat hakkuukoneen katon kolmessa eri kulmassa. Riippuen koneen kulkusuunnasta ja asennosta, voi tästä aiheutua maksimissaan noin 30 cm:n virhe koneen keskipisteen sijaintiin. Tutkimustulokset on mahdollista yhtenäistää tämän osalta, koska tiedot koneen orientaatiosta ovat olemassa. Tässä esitetyt tulokset on laskettu ilman korjausta. 6/

13 Johtopäätökset Hakkuukoneen GPS-vastaanottimien paikannustarkkuus on parantunut huomattavasti sitten vuosituhannen alun Nykyinen paikannustarkkuus riittää hakkuukoneen sijainnin seurantaan leimikolla, mutta ei ole riittävän tarkka leimikosta laserkeilauksella muodostetun puukartan liittämiseksi globaaliin koordinaatistoon Jatkossa onkin tarve kehittää hakkuukoneissa olevia satelliittivastaanottimia ja järjestelmiä niin, että ne pystyvät hyödyntämään VRS-tukiasemaverkkoa sekä GPS-satelliittien ohella myös samanaikaisesti GLONASS- ja GALILEO-järjestelmien satelliitteja. Myös koneen liike- ja odometriatiedon hyödyntämismahdollisuudet hakkukoneen paikannuksessa tulee selvittää. 6/

Samankaltaiset tiedostot

Puukarttajärjestelmä hakkuun tehostamisessa. Timo Melkas Mikko Miettinen Jarmo Hämäläinen Kalle Einola

Puukarttajärjestelmä hakkuun tehostamisessa Timo Melkas Mikko Miettinen Jarmo Hämäläinen Kalle Einola Tavoite Tutkimuksessa selvitettiin hakkuukoneeseen kehitetyn puukarttajärjestelmän (Optical Tree Measurement