Differentiell GPS-mätning av punkter i skog
Skogsbruket på det norska Västlandet har behov av nya och mer rationella metoder och hjälpmedel
för bland annat vägbyggnad och planläggning. GPS är ett satellitbaserat navigationssystem som
förväntas ha goda förutsättningar för att underlätta dessa verksamheter. Då GPS-signalerna påverkas
av hindrande topografi och vegetation är förhållandena på Västlandet, med stor höjdvariation och tät
skog, mycket svåra. Följdaktligen är det angeläget att få en uppfattning om vilka faktorer som
påverkar resultatet, hur tillförlitlig en beräknad GPS-koordinat kan förväntas vara, samt vilka
möjligheter som fmns för att bedöma denna tillförlitlighet.
I denna studie undersöktes vilka möjligheter som finns för att (l) på förhand, (2) i fält och (3) i
efterhand kunna bedöma tillförlitligheten till en beräknad GPS-koordinat. Undersökningen omfattade
även att undersöka vilka faktorer som påverkar noggrannheten vid positionsbestämmande av punkter
i skog med differentiell GPS. Analysen utfördes huvudsakligen av koordinaterna i markplan, men
även höjdkomponenten undersöktes. Försöket baserades på 42 försökspunkter med kända
koordinater. Dessa försökspunkter representerade olika kombinationer av skogliga faktorer med
avseende på grundyta, medelhöjd, stamantal och de egenkonstruerade variablerna "hinderfaktor" och
"hinderfaktor-syd". Dessa hinderfaktorer uttryckte hur stor del av synfältet som skyms av de
närmaste träden i åtta respektive fem riktningar, där "hinderfaktor" avser hela synfältet medan
"hinderfaktor-syd" avser den sydvända delen av synfältet.
GPS-utrustningen i testet var en relativt billig (ca 30 000 kr) och enkel handhållen GPS-mottagare av
typen Magelian Pro MarkX-CM. Denna mottagare är en en-frekvent, tio-kanals kod- och bärvåg
mottagare med processeringsoption för kombinationslösningar av kod- och bärvåg-lösningar.
Utrustningen ger under tiden för mätningen via displayen sk. creditmarks som är en indikator på hur
tillförlitlig en beräknad koordinat kan förväntas vara. GPS-koordinater beräknades i varje
försökspunkt för 2-, 5-, 10- och 20-minuters observationsperioder.
Resultatet av undersökningen visade att GPS-koordinaternas noggrannhet främst påverkades av
vilken typ av lösning (kod- eller kombinations-lösning) som uppnåtts, vilket i sin tur påverkades av
observationstid, grundyta, antal "creditmarks" och andelen skymd sikt enligt "Hinderfaktor-syd"
definitionen. De starkaste indikatorerna på en lösnings tillförlitlighet var lösningstypen samt a priori
standardavvikelsen för lösningen. A priori standardavvikelsen är den standardavikelse progr
ammet
(Magellan Mstar) beräknar vid efterkorrigeringen. Den genomsnittliga avvikelsen från
referenskoordinat var över alla observationer i markplan 2.5 m och i höjd 4 m. Spännvidden för den
absoluta avvikelsen var i markplan 0.0-24.3 m och i höjd 0.0-38.6 m. Alla observationer med mer än
643 creditmarks hade en avvikelse från referens mindre än 5 m och den tydligaste gränsen för en
koordinats tillförlitlighet gick vid ca 500 creditmarks då avvikelsen sjönk från 3.5 m till ca. l m. De
statistiska analyserna i detta arbete visar att observationstid och grundyta hade störst påverkan på
förhandsbedömningen av tillförlitligheten. I fält var "hinderfaktor-syd", antal creditmarks,
observationstid och grundyta de variabler som gav starkast indikation på hur tillförlitlig en GPS
mätning kan förväntas vara. I den slutgiltiga modellen för slutbedömning av beräknade koordinaters
tillförlitlighet inkluderades lösningstypen, standardavvikelse (GPS-koordinatens a priori
standardavvikelse, beräknad av programmet vid efterprocesseringen), grundyta och PDOP.
Förklaringsgraden (R2) för denna fulla modell var 0.55. Lösningstypen och a priori
standardavvikelsen var de enskilda variabler som var de i särklass starkaste indikatorerna på en GPS
koordinats tillförlitlighet.
Studien visar att noggrannheten vid GPS-mätningar i skog påverkas av många faktorer och att det
inte finns några helt säkra metoder att bedöma tillförlitligheten. Tidsplanering utifrån satellitkonstellation, förlängning av observationsperioden, att undvika mätningar i punkter med hög
grundyta och stor "hinderfaktor-syd", samt att alltid utföra mätningar till dess minst 500 creditmarks
erhållits är dock åtgärder som kan höja tillförlitligheten väsentligt. Dessutom kan man i efterhand då
koordinaterna processerats se på lösningstypen och standardavvikelsen (a priori) för att göra en
slutgiltig bedömning av noggrannheten. Avslutningsvis konstateras att med kunskap om de
påverkande faktorerna samt praktisk erfarenhet av arbete med GPS kan detta system bli ett värdefullt
hjälpmedel i den skogliga planeringen.