Αξιολόγηση της ακρίβειας προσδιορισμού θέσης σε δασικά περιβάλλοντα με τη χρήση μόνιμων σταθμών αναφοράς

Abstract

The purpose of this research is to investigate the positioning accuracy in forest environments, using GPS receiver and HEPOS system in Real Time positioning. The evaluation is carried out by means of a comparison of the results obtained from using of the Leica GS09_GNSS receiver and the implementation of RTK techniques Single-Base, VRS, MAC and Network DGPS of HEPOS system, with the coordinates extracted from using the total station Leica TRC 407 whose measurements are taken as «true values».The measurements were carried out in: a) areas within the coverage of HEPOS system with separate double segmentation in an area with almost full GPRS coverage and in an areawith mostly weak GPRS coverage and b) in area outside of the coverage of HEPOS system. Special mention must be made, as they are the original research elements, in:1.measurements that have been carried out above and under the canopy of isolated Scots pines (Pinus sylvestris) with stunted growth and bushy appearance, 2.to the connection attempt of the atmospheric conditions which prevailing a few days before and during the measurements carried out in the national forest of Lailia, Serres, Macedonia with the results obtained, 3.to the application of the intersection method for the positioning determination of points under the tree canopy using determinate coordinates two points that placed in clear sky and by measuring the distances between the points using laser rangefinders,4. to the implementation of the HEPOS system in a forest area located outside of the coverage of HEPOS system,5.in the fact that the measurements was carried out at three different forest environments where such measurements have not been performed and have not researched Thirteen measurement testing courses were established:1.Measurements under the canopy of broadleaf deciduous forest (Quercus frainetto) in accordance with different growth seasons (with and without leaves). The measurements were carried out in the National forest of Vertiskos Mountain, Forest service of Nigrita- Serres-Greece.2.Measurements a point of the national trigonometric network in the National forest of Vertiskos Mountain, Forest service of Nigrita- Serres-Greece.3.Measurements under the canopy of mixed forest (European beeches–Quercus- deciduous trees- Maple trees- hornbeam and ash) and under clear sky. The measurements were carried out in the National forest of Sochos-Vertiskos-Lahanas-Evaggelistria, Forest service of Lagada- Thessaloniki-Greece.4.Measurements with the implementation of the intersection method and using laser rangefinder. The measurements were carried out in the national forest of Sochos-Vertiskos-Lahanas-Evaggelistria, Forest service of Lagada- Thessaloniki-Greece5.Measurements a point of the national trigonometric network in the National forest of Sochos-Vertiskos-Lahanas-Evaggelistria, Forest service of Lagada- Thessaloniki-Greece.6.Measurements under the canopy of high Scots pines (Pinus sylvestris). The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.7.Measurements above and under the canopy of isolated Scots pines (Pinus sylvestris) with stunted growth and bushy appearance. The height of the pole of receiver antenna adjusted to 1.40 m and 2.00 m. The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.8.Measurements under the canopy of broadleaf deciduous forest (European beeches -Fagus sylvatica) in accordance with different growth seasons (with and without leaves). The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.9.Measurements under the canopy of broadleaf deciduous forest (European beeches -Fagus sylvatica) when the tress had leaves. The GPS antenna pole placed a) near to the trunk of the trees and b) at the edge of the trees canopy. The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.10.Measurements under the canopy of broadleaf deciduous forest (European beeches -Fagus sylvatica) when the trees had no leaves. The GPS antenna pole placed a) near to the trunk of the trees and b) at the edge of the trees canopy. The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.11.Measurements a point of the national trigonometric network in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.12.Measurements under clear sky in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.13.Measurements with the implementation of the intersection method and using laser rangefinder. The measurements were carried out in the National forest of Lailia, Serres, Macedonia, Northern Greece.Results vary depending on the measurement environments and implementation of the (RTK) techniques.The best GPS technique for surveying in forest environments was demonstrated to be the Single Base technique. The best method for accurate positioning determination of points under the tree canopy in forest environments, proved the intersection method with the following prerequisites:a) applying the Single Base technique by using the permanent reference stations of HEPOS for the determination of coordinates of points in clear sky and b) using the Laser rangefinder Tru Pulse 360° for measuring of distances between points.

Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι να εξετάσει την τελική ακρίβεια που μπορεί να επιτευχθεί στην αποτύπωση σε πραγματικό χρόνο (Real Time) εντός δασών και δασικών εκτάσεων κάνοντας χρήση γεωδαιτικού δέκτη GPS με εφαρμογή των μόνιμων σταθμών αναφοράς GPS του συστήματος HEPOS και δικτυακών τεχνικών GPS. Η αξιολόγηση γίνεται μέσω της σύγκρισης των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τη χρήση του διπλόσυχνου δέκτη Leica GS09_GNSS και την εφαρμογή των RTK τεχνικών Single–Base, VRS, MAC και Network DGPS του HEPOS, με τις συντεταγμένες που εξάγονται από τη χρήση του γεωδαιτικού σταθμού Leica TRC 407 καθώς οι μετρήσεις αυτές λαμβάνονται ως «αληθείς τιμές».Οι περιοχές έρευνας περιελάμβαναν: α) περιοχές εντός κάλυψης του δικτύου HEPOS με επιμέρους διπλή τμηματοποίηση σε περιοχή με σχεδόν πλήρη κάλυψη GPRS και σε περιοχή με αδυναμία κάλυψης GPRS σε μεγάλο τμήμα της και β) περιοχή εκτός κάλυψης του δικτύου HEPOS. Ιδιαίτερη αναφορά επιβάλλεται να γίνει, μιας και αποτελούν τα πρωτότυπα στοιχεία της έρευνας:1.στην αποτύπωση που εκτελέστηκε πάνω και κάτω από κόμη Δασικής Πεύκης καχεκτικής ανάπτυξης,2.στην προσπάθεια σύνδεσης των ατμοσφαιρικών συνθηκών που επικρατούσαν λίγες ημέρες πριν και κατά τη διάρκεια των αποτυπώσεων στο Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά Σερρών με τα αποτελέσματα που εξήχθησαν,3.στην εφαρμογή της μεθόδου πλευρικής εμπροσθοτομίας για τον προσδιορισμό θέσης σημείου κάτω από κόμη δένδρων με χρήση συντεταγμένων δύο σημείων τοποθετημένων σε καθαρό ουρανό και μέτρηση των αποστάσεων με χρήση αποστασιόμετρου-ηλεκτρονικής πυξίδας λέιζερ, 4.στην εφαρμογή του συστήματος HEPOS σε δασική περιοχή εκτός του δικτύου κάλυψης του συστήματος, 5.στη λήψη μετρήσεων πεδίου σε τρία διαφορετικά δασικά περιβάλλοντα όπου δεν έχουν πραγματοποιηθεί ανάλογες μετρήσεις και έρευνες.Συνολικά εκτελέσθηκαν οι παρακάτω δεκατρείς σειρές μετρήσεων: 1.Αποτύπωση πλατύφυλλης δρυός, σε διαφορετικές εποχές ανάπτυξης –με φύλλα και χωρίς φύλλα, στο «Δημόσιο Δάσος Βερτίσκου Όρους, Δασαρχείου Νιγρίτας Ν. Σερρών».2.Αποτύπωση τριγωνομετρικού σημείου στο «Δημόσιο Δάσος Βερτίσκου Όρους. Δασαρχείου Νιγρίτας Ν. Σερρών».3.Αποτύπωση κάτω από την κομοστέγη μικτού δάσους (Οξυά, Δρυ, ευγενή πλατύφυλλα –Σφενδάμια- γαύρο και φράξο) και κάτω από καθαρό ουρανό στο «Δημόσιο Δάσος Φλαμουρίου-Σοχού-Βερτίσκου-Λαχανά-Ευαγγελίστριας-Δασαρχείου Λαγκαδά Ν. Θεσσαλονίκης».4.Προσδιορισμός συντεταγμένων σημείων στο «Δημόσιο Δάσος Φλαμουρίου-Σοχού-Βερτίσκου-Λαχανά-Ευαγγελίστριας-Δασαρχείου Λαγκαδά Ν. Θεσσαλονίκης» με εφαρμογή πλευρικής εμπροσθοτομίας και χρήση αποστασιόμετρου-ηλεκτρονικής πυξίδας Laser.5.Αποτύπωση τριγωνομετρικού σημείου στο «Δημόσιο Δάσος Φλαμουρίου-Σοχού-Βερτίσκου-Λαχανά-Ευαγγελίστριας-Δασαρχείου Λαγκαδά Ν. Θεσσαλονίκης».6.Αποτύπωση κάτω από την κομοστέγη υψηλής Δασικής Πεύκης στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά».7.Αποτύπωση κάτω από την κομοστέγη και πάνω από την κομοστέγη Δασικής Πεύκης με καχεκτική ανάπτυξη. με ύψος κεραίας δέκτη GPS1.40 και 2.00 μέτρα αντίστοιχαστο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά».8.Αποτύπωση κάτω από κομοστέγη οξυάς σε διαφορετικές εποχές ανάπτυξης –με φύλλα και χωρίς φύλλα στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά».9.Αποτύπωση κοντά στον κορμό και στην άκρη της κομοστέγης οξυάς με φύλλα στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά».10.Αποτύπωση κοντά στον κορμό και στην άκρη της κομοστέγης οξυάς χωρίς φύλλα στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά»11.Αποτύπωση τριγωνομετρικού σημείου στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά»12.Αποτύπωση σε καθαρό ουρανό στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά».13.Προσδιορισμός συντεταγμένων σημείων στο «Δημόσιο Δάσος Λαϊλιά» με εφαρμογή πλευρικής εμπροσθοτομίας.Τα αποτελέσματα ποικίλουν ανάλογα με το περιβάλλον μέτρησης και την εφαρμοζόμενη κάθε φορά τεχνική δικτύωσης GPS.Καλύτερη τεχνική GPS για αποτυπώσεις σε δασικά περιβάλλοντα αποδείχθηκε η Single Base. Καλύτερη μέθοδος, για μεγαλύτερη ακρίβεια στον προσδιορισμό θέσης σημείων κάτω από την κόμη δένδρων σε δασικά περιβάλλοντα, αναδείχθηκε η πλευρική εμπροσθοτομία με τις εξής προϋποθέσεις:α) ο προσδιορισμός των συντεταγμένων των σημείων σε καθαρό ουρανό να γίνεται με εφαρμογή της τεχνικής GPS Single Base και χρήση των μόνιμων σταθμών αναφοράς του HEPOS και β) η μέτρηση των αποστάσεων μεταξύ των σημείων να εκτελείται με χρήση του αποστασιόμετρου -ηλεκτρονικής πυξίδας Laser TruPulse 360°.