Za obsah odpovídá: Jaroslav Vojta
GPS (Global Positioning System) je systém pro satelitní navigaci, stejnou zkratkou jsou označovány přístroje schopné příjmat satelitní signál GPS a vypočítat polohu. Pro geobotaniky je významné zejména použití v oblasti sběru dat (zaměřování ploch, navigace na předem určené body, mapování...).
Obsah
Která GPS je nejpřesnější?
Faktory ovlivňující ořesnost GPS měření
Jak lze přesnost měření GPS zvýšit?
Jak lze data přenášet mezi GPS a počítačem?
Jak dlouho vydrží v GPS baterie?
Stačí pro navigaci samotná GPS?
Přehled přístrojů dostupných na geobotanice
Několik tipů pro práci s GPS
Která GPS je nejpřesnější?
Přesnost GPS v terénu závisí na mnoha faktorech, mezi "turistickými" GPS používanými na oddělení není v principu velký rozdíl, za ideálních podmínek můžeme očekávat přesnost cca 5 m v určení polohy (v určení nadmořské výšky je přesnost řádově nižší). GPS většinou informují o odhadované přesnosti určení polohy (EPE, Accurancy), je však nutné si uvědomit, že se jedná skutečně o odhad a nikoliv reálnou přesnost.
Pokud potřebujete přesnost ještě vyšší (až 20 cm), budete muset použít GPS určenou pro GIS sběr dat s možností použití korekcí ze sítě pozemních stanic, na oddělení máme GPS Trimble Pro XH a časem bude tato možnost zprovozněna i pro MobileMapper CE (s poněkud menší přesností).
Faktory ovlivňující přesnost GPS měření
Přesnost ovlivňuje zejména postavení satelitů na obloze vůči pozorovateli, optimální je jeden satelit v nadhlavníku a další tři rovnoměrně rozmístěné na obloze. Okamžité rozmístění satelitů zobrazuje každá GPS na displeji (zpravidla na stránce zvané "satellite status screen" nebo podobně). Dobu vhodnou pro práci v terénu je možné určit pomocí některých programů (viz např. Mission planning). Geometrii rozmístění satelitů postihuje hodnota PDOP (čím větší, tím hůř, minmální hodnota je 1).
Dalším faktorem, který bývá v terénu velmi významný je zastínění výhledu na satelity (v údolích, v zástavbě v lesních porostech...), není tedy vhodné GPS při měření pokládat na zem nebo ji stínit vlastním tělem. Pokud se týká lesních porostů, jsou podle zkušenosti nejhorší jehličnany s hustou korunou, velmi špatně se v porostech měří také za deště (vlhké listy pravděpodobně zvyšují odrazy signálu a tím také šum). Naopak relativně dobře GPS funguje v nízkých křovinách a samozřejmě v listnatých porostech v zimě. Jednotlivé typy GPS se liší v citlivosti na signál a tak, přestože za ideálních podmínek je jejich přesnost stejná, v podmínkách zastínění oblohy se mohou výrazně lišit. Naše přístroje lze z hlediska vhodnosti pro měření pod korunovým zápojem seřadit zhruba následovně (od nejlepší po nejhorší, podle spíše subjektivní zkušenosti, částečně testováno): 1. Magellan Sportrak a Sportrak Pro, 2. Garmin eTrex, 3. Garmin GPSmap 76, 4. Garmin Geko. Přístroje Garmin 12XL a eMap jsem v porostech nezkoušel.
Prodejci GPS tvrdí, že pouzdra prodávaná na GPS příjem signálu neovlivňují, za normálních podmínek je to asi pravda, problém nastává opět za deště. Vodou nasáté pouzdro obalující anténu může navigaci zcela znemožnit. Za deště je tedy nutné měřit bez pouzdra. Jinak lze ovšem pouzdro s ohledem na ochranu přístroje jen doporučit.
Jak lze přesnost měření GPS zvýšit?
Něco naznačily už předchozí odstavce, tady jsou další postupy a zásady:
1. Použijte korekce (Differential GPS). Určení polohy je zpřesněno pomocí údajů z pozemní stanice o známé poloze, pomocí známé odchylky určení polohy jsou korigovány i polohy mobilních příjmačů. Existují dva základní typy korekcí - v reálném čase ("real-time DGPS") a postprocesní korekce ("postprocessing"). Jeden typ Korekcí v reálném čase dnes zvládají i malé turistické GPS (jen se musíte přesvědčit, že je korekce zapnuta). Jedná se o tzv. WAAS/EGNOS systém (WAAS je zkratka amerického systému - Wide Area Augmentation System, EGNOS se vztahuje k evropskému systému - European Geostationary Overlay System). Korekční signál je distribuován opět signálem ze satelitů. S pomocí WAAS/EGNOS korekcí lze za ideálních podmínek dosáhnout přesnosti cca 3m. Výhodou systému je bezplatnost a dostupnost. Nevýhodou menší přesnost ve srovnání s jinými možnostmi a také skutečnost, že satelitů šířících tento signál je poměrně málo a objevují se v našich zeměpisných šířkách nízko nad jižním horizontem a jejich signál je tudíž často nedostupný.
Další možností korekcí v reálném čase je použití NTRIP protokolu, což je mezinárodní standard pro šíření korekcí v reálném čase prostřednictvím internetu. Abyste využili tuto možnost, potřebujete kromě GPS, která korekcím rozumí, také mobilní telefon s GPRS nebo vytáčeným spojením pro připojení k internetu (Pokud NTRIP protokolu nerozumí samotná GPS, bude potřeba nainstalovat i NTRIP klient do mobilního telefonu). Na území ČR je v provozu několík sítí pozemních stanic poskytujících tyto korekce, nejúplnější a nejdostupnější sítí je CZEPOS. Síť provozuje Zeměměřický úřad, se kterým máme smlouvu o poskytování dat (do konce roku 2006 zdarma). Výhodou je vysoká přesnost v reálném čase (cca 30 cm), nevýhodou vysoké vstupní a také provozní náklady. V odlehlých oblastech je nutné počítat také s malou dostupností GSM signálu.
Poslední relativně hojně používanou metodou pro real-time korekce je příjem radiového signálu pomocí přijímače Beacon, v některých oblastech je dostupný komerčně šířený signál, pokud vím, v ČR toto řešení obvyklé není. Lze použít vlastní korekční stanici s vysílačem. Bohužel řešení je technicky náročné a nákladné.
Pro postprocesní korekce lze opět využít data ze sítě CZEPOS nebo z jiného zdroje (existuje spousta nekomerčních stanic/sítí poskytující data zdarma). Jedná se o tzv. RINEX formát dat. Aby bylo možné postprocessing využít, je nutné mít GPS vybavenou sofware, který umožňuje zaznamenat údaje pro postprocessing a také software pro samotné postprocesní zpracování. Přesnost je submetrová, výhodou je použitelnost ve všech terénech, nevýhodou zpřesnění polohy až po návratu z terénu.
2. Průměrujte. Některé GPS (včetně turistických) umožňují průměrování při zaznamenávání jednotlivých bodů (waypoints). Průměrování může poměrně výrazně zpřesnit údaj o poloze. Některé GPS (Garmin) se musí k průměrování přimět výběrem možnosti z menu, jiné GPS (Magellan SporTrak) začnou průměrovat okamžitě jakmile se člověk zastaví, okamžitá poloha je pak stále zpřesňována (což přináší výhodu také při navigaci na blízký bod - střelka navigační stránky je klidnější). Pokud chcete používat průměrování, informujte se v manuálu, zda ho GPS umí, není to standardní funkce.
3. Udržujte anténu ve správné poloze. Pro každou GPS anténu existuje optimální poloha pro příjem signálu, některé GPS mají nejlepší příjem ve vodorovné, jiné ve svislé poloze. Příslušná informace je zpravidla v manuálu, ale optimální polohu lze odhalit také po chvilce experimentování (o síle příjmu signálu jednotlivých družic nás informují výšky sloupců na stránce satelitů). GPS se snažíme co nejméně stínit vlastním tělem, nepokládáme ji při měření na zem.
Jak lze data přenášet mezi GPS a počítačem?
Především musíte mít GPS, která umožňuje propojení s počítačem a datový kabel (pokud se komunikace neděje beztrátově) a software, který propojení umožňuje. Každý výrobce GPS zpravidla nabízí svůj jednoduchý program (Garmin má MapSource, Magellan MapSend). Velmi mohu doporučit freeware program TrackMaker, který má všechny funkce firemních programů (zejména nahrávání waypoints, tracklogs a routes, umožňuje tvorbu vlastních bodů tracklogů a cest). Data zobrazuje na libovolné podkladové mapě nebo na libovolné mapě na internetu (např. Google Earth). Umožňuje import a export jednoduchého textového formátu, zobrazení aktuální polohy na obrazovce počítače a mnoho dalších funkcí. Podobných programů je poměrně hodně (viz např. linky na http://vancouver-webpages.com/peter/idx_mapprog.html), většina z nich jsou shareware. V poslední době je možná také tvorba vlastních map viz http://www.geopainting.com.
Jak dlouho vydrží v GPS baterie?
V moderních turistických GPS překvapivě dlouho, 2 nabíjecí AA baterie o kapacitě 2100 mAh vydrží v geobotanických garminech i Magellanech tak 6 - 8 h nepřetržitého provozu (spotřebu zvyšuje zejména rozsvícený displej). Lze doporučit brát si do terénu vždy dvě náhradní baterie na den, já si ještě pro jistotu beru ještě 2 normální nenabíjecí monočlánky. Garmin GPS 12 XL je na 4 AA baterie, které vydrží opět cca 8h.
Stačí pro navigaci samotná GPS?
Pokud není vybavena elektronickým kompasem, tak ne, zejména pokud se potřebujeme navigovat na nějaký bod s velkou přesností (10 m). Správný směr totiž GPS bez kompasu ukazuje pouze pokud se pohybujeme, jinak sice informuje o azimutu, ale orientace střelky podle světových stran je chybná. Abysme tedy vykročili správným směrem potřebujeme kompas. Některé GPS ukazují správný směr pohybu až po několika desítkách metrů (Garmin).