Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Název bakalářské práce Využití systémů určování polohy stroje v technologiích rostlinné výroby Vedoucí práce: Ing. Jiří Pospíšil, CSc. Vypracoval: Stanislav Pernica Brno 2008

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky 2007/2008 Agronomická fakulta Akademický rok Zpracovatel Studijní program Obor Název tématu: Rozsah práce: ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Stanislav Pernica Zemědělská specializace Provoz techniky Využití systémů určování polohy stroje v technologiích RV 25-35 stran Zásady pro vypracování: 1. Zpracujte literární přehled dané problematiky s cílem zhodnotit současný stav a předpokládaný vývoj v oblasti technických prvků s využitím systémů přesného určování polohy stroje na pracovišti 2. Navrhněte postup řešení práce se zaměřením zvolené technické prvky strojů. Zpracujte metodiku řešení práce, včetně metodik případných měření. 3. Vyhodnoťte vliv nasazení zvolených prvků na ekonomik provozu strojů, případně dopady jejich využívání na celou technologii. 4. Při zpracování bakalářské práce se řiďte pokyny vedoucího práce. Po formální stránce musí zpracování práce odpovídat pokynům děkanátu Seznam odborné literatury: 1. JECH, J. Stroje na zber krmovín a zrnin. VIENALA Košice, 2001. 351 s. ISBN 80-7099-725-7. 2. HOFMANN-WELLENHOF, B. -- LICHTENEGGER, H. Global Positioning System : Theory and Practice. 5. vyd. Berlin: Springer, 2001. 22 s. ISBN 3-211-83534-2. 3. HAMBERGER, J. GPS als Mittel zum umweltschonenden Maschineneinsatz: Navigation von Forstmaschinen und Dokumentation ihrer Fahrbewegungen. 1. vyd. Freising: Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, 2002. 192 s. Forstliche Forschungsberichte München. ISBN 3-933506-19-0. 4. ŽDÍMAL, V. a kol. Precizní zemědělství. Agromagazín. sv. 3, č. 7, s. 74--76. ISSN 1212-6667. 5. STEINER, I. -- ČERNÝ, J. GPS od A do Z. 3. vyd. Praha: enav, 2004. 220 s. ISBN 80-239- 3314-0 6. Roh, J., Kumhála, F., Heřmánek, P., Sroje používané v rostlinné výrobě, ČZU Praha, 1997 Datum zadání bakalářské práce: listopad 2006 Termín odevzdání bakalářské práce: duben 2008 Stanislav Pernica řešitel bakalářské práce prof. Ing. Jan Mareček, DrSc. vedoucí ústavu Ing. Jiří Pospíšil, CSc. vedoucí bakalářské práce prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. děkan AF MZLU v Brně

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma. Využití systémů určování polohy stroje v technologiích rostlinné výroby vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis autora.

PODĚKOVÁNÍ Tímto bych rád poděkoval vedoucímu této bakalářské práce Ing. Jiřímu Pospíšilovi, CSc. za jeho přístup, který byl v každém okamžiku vstřícný, za jeho cenné rady a připomínky, které mi poskytoval a za jeho odborné vedení.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce popisuje o možnostech využití systémů pro určení polohy stroje v technologiích rostlinné výroby. Je rozdělena do čtyřech hlavních kapitol. Úvod je věnován měřícím metodám na jejichž základě pracují polohové systémy. V následující části se dočteme o historii, principu činnosti a struktuře nejvýznamnějších polohových systémů. Největší kapitola je tvořena popisem využití nejužívanějšího systému GPS u jednotlivých technologií rostlinné výroby. Ty jsou seřazeny chronologicky dle jejich nasazenosti při pracích na pozemku. V závěrečné nejmenší kapitole pak shrnuji celkový vliv těchto systémů na ekonomiku v rostlinné výrobě. Díky systémům pro určení polohy dochází v této oblasti k ušetření nákladů, usnadnění a urychlení práce. Mohou mít také pozitivní vliv na ekologii. Proto dochází ke stálému navyšování počtu uživatelů využívajících těchto systémů. KLÍČOVÁ SLOVA: polohové systémy, GPS, GLONASS, Galileo, precizní zemědělství, variabilní aplikace, mapování, navigace. ABSTRACT This bachelor work describe about possibilities usage systems for the determination of position machine at the technologies of plants production. It is separate into the four main chapters. Introduction is devoted to measurings methods in term of which are working positioning systems. In the following part we can read about history, working principle and structure of the most significants positioning systems. The biggest chapter is created to the description of usage the most exploited system GPS in singles technologies of plants production. They are ranged chronologically in accordance of their utilization at works on land. In the finals smallest chapter I summarise impact these systems on the economics in plants production. Owing to systems for thedetermination of position happen to saved expenditures and eased work. They can have positive effect at environmentalism. Therefore happen ever increase the number of users of these systems. KEYWORDS: positioning systems, GPS, GLONASS, Galileo, precizioning farming, variable application, mapping, navigation.

OBSAH 1 ÚVOD... 1 2 CÍL PRÁCE... 1 3 URČOVÁNÍ POLOHY... 2 3.1 URČOVÁNÍ POLOHY PŘÍMÝM MĚŘENÍM... 2 3.2 URČOVÁNÍ POLOHY NEPŘÍMÝM MĚŘENÍM... 2 3.2.1 Dálkoměrná měření... 3 3.2.2 Úhloměrná měření... 4 3.2.3 Kombinace dálkoměrných a úhloměrných měření... 4 3.3 URČOVÁNÍ POLOHY DOPPLEROVSKÝM MĚŘENÍM... 4 3.4 URČOVÁNÍ POLOHY FÁZOVÝM MĚŘENÍM... 5 4 SYSTÉMY PRO URČOVÁNÍ POLOHY... 5 4.1 AKTIVNÍ SYSTÉMY... 5 4.2 PASIVNÍ SYSTÉMY... 6 4.2.1 Polohový systém NAVSTAR-GPS... 6 4.2.1.1 Struktura systému GPS... 7 4.2.1.2 Přesnost systému GPS... 8 4.2.1.3 Systém DGPS... 9 4.2.2 Polohový systém GLONASS... 9 4.2.3 Polohový systém Galileo... 10 5 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY STROJE V TECHNOLOGIÍCH ROSTLINNÉ VÝROBY... 11 5.1 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO MAPOVÁNÍ HRANIC ZEMĚDĚLSKÝCH POZEMKŮ... 12 5.1.1 Princip činnosti mapování hranic zemědělských pozemků... 12 5.2 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO MAPOVÁNÍ VARIABILITY PŮDNÍCH VLASTNOSTÍ POZEMKU... 13 5.2.1 Metoda matematická... 13 5.2.2 Metoda po předběžné analýze... 14 5.3 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO MAPOVÁNÍ PŮDNÍCH DRUHŮ A PŮDNÍHO RELIÉFU... 15 5.4 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO NAVIGACI ZEMĚDĚLSKÉ TECHNIKY PO POZEMKU... 15 5.4.1 Princip činnosti satelitní navigace pro zemědělské stroje... 15 5.4.2 Rozdělení satelitní navigace dle stupně automatizace... 16 5.4.2.1 Manuální navigace... 16 5.4.2.2 Asistovaná navigace... 17 5.4.2.3 Automatizovaná navigace... 17 5.5 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČENÍ POLOHY PŘI PŘEDSEŤOVÉ PŘÍPRAVĚ PŮDY... 18

5.5.1 Využití systémů určování polohy při předseťové přípravě půdy pro navádění zemědělských strojů po pozemku (systém paralelních jízd)... 18 5.5.2 Využití systémů určování polohy při předseťové přípravě pro variabilní zpracování půdy... 19 5.6 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO VARIABILNÍ APLIKACI HNOJIV... 20 5.6.1 Využití systémů určování polohy pro variabilní aplikaci hnojiv při základním hnojení... 21 5.6.2 Využití systémů určování polohy pro variabilní aplikaci hnojiv při přihnojování rostlin... 21 5.7 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO APLIKACI OCHRANNÝCH LÁTEK... 23 5.8 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PŘI SETÍ... 25 5.9 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY V PRŮBĚHU VEGETACE ROSTLIN... 25 5.9.1 Využití systémů určení polohy pro monitorování pozemku v průběhu vegetace rostlin... 26 5.9.1.1 Monitorování stavu půdy... 26 5.9.1.2 Monitorování stavu porostu... 26 5.10 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PRO MAPOVÁNÍ VÝNOSŮ... 27 5.11 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY PŘI SKLIZNI... 28 5.11.1 Využití systémů určování polohy při sklizni zrnin pro měření lokálních výnosů 28 5.11.1.1 Metody měření výnosu... 29 5.11.1.2 Chyby vzniklé při měření výnosu... 30 5.11.2 Využití systémů určování polohy při sklizni pícnin pro měření lokálních výnosů 30 6 VLIV SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY NA EKONOMIKU V TECHNOLOGII ROSTLINNÉ VÝROBY... 31 7 VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE... 32 8 ZÁVĚR... 33 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 35 KNIŽNÍ PRAMENY... 35 ČASOPISECKÉ PRAMENY... 35 INTERNETOVÉ ZDROJE... 35

1 ÚVOD Bakalářskou práci na téma Využití systémů určování polohy stroje v technologiích rostlinné výroby jsem si vybral z důvodu zájmu o tuto problematiku. Obecné poznatky o systémech pro určení polohy a jejich principu mi byly zřejmé, avšak o využití v oblasti zemědělství jsem mnoho informací neměl. Proto mě lákalo zjistit, kde všude v technologii rostlinné výroby se lze s těmito systémy setkat. Určení polohy je již od nepaměti velice důležité v mnoha odvětví lidské činnosti a nejinak je tomu i v oblasti zemědělství. Proto i samotné polohové systémy zaznamenávají trvalý vývoj. Největší dynamické změny jsou datovány do osmdesátých letech 20. století, díky možnosti využití kosmických technologií. Tím se naskytla příležitost moderním systémům pro určení polohy informovat o poloze v reálném čase kdekoliv na Zemi. Tento fakt sebou přinesl i možnost využití v technologiích rostlinné výroby. Ve své bakalářské práci se proto zabývám v oblasti zemědělství pouze využitím moderních polohových systémů. Mezi ně řadíme GPS, GLONASS, Galileo. Jelikož poslední dva jmenované zatím nesplňují požadované vlastnosti, popisuji v této práci využití systému GPS. Hlavním důvodem proniknutí polohového systému do oblasti technologie rostlinné výroby je vedle urychlení, usnadnění a zkvalitnění práce strojů také ušetření celkových nákladů spojených s prováděnými operacemi. Tento fakt se však projeví pouze při efektivním využívání systému. 2 CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce je přiblížit vývoj samotných systémů pro určení polohy, vysvětlit jejich princip činnosti a podat ucelený přehled o využití v zemědělství, respektive v oblastech technologií rostlinné výroby. 1

3 URČOVÁNÍ POLOHY Od chvíle, kdy se člověk začal pohybovat po naší planetě, začal pociťovat potřebu určení své polohy v prostoru. Zprvu v prostoru dvourozměrném, což postačovalo do doby, dokud se pohyboval po zemském povrchu, později však i v prostoru třírozměrném a to v okamžiku, kdy se odpoutal od Země a začal létat. Určováním polohy tedy označujeme procesy a technologie, jež používáme pro stanovení bodů v prostoru, přičemž poloha těchto bodů je vyjadřována pomocí souřadnic v daném souřadnicovém systému. Určují se měřením a lze je stanovit těmito základními způsoby: - přímým měřením - nepřímým měřením - dopplerovským měřením - fázovým měřením 3.1 Určování polohy přímým měřením U tohoto typu měření se určí poloha přímým odměřením, např. vzdálenosti podél silnice, vodního toku, či železnice. Tedy jedná se o měření od bodu s přesně známou polohou v daném souřadnicovém systému. Takovéto určení polohy bodu v rovině je však velice těžké a v podstatě se dá říci, že postupy, které jsou k dispozici, nevyhovují. Prakticky k takovému to měření lze využít jen některých moderních přístrojů, jako jsou přijímače GPS. Na pohled se tyto přístroje zdají být, jako měřiče přímé, podíváme-li se však na jejich principy fungování zjistíme, že uvnitř využívají některou z metod nepřímého měření. 3.2 Určování polohy nepřímým měřením Tato metoda měření stanovuje polohu na základě vyhodnocení měření jiných veličin, než jsou přímo souřadnice. Nejčastěji se využívá některá z těchto metod: 2

dálkoměrná měření úhloměrná měření kombinace dálkoměrných a úhloměrných měření 3.2.1 Dálkoměrná měření Tento princip určování polohy je obecně méně často uplatňován, při určování polohy optickými a mechanickými prostředky se téměř vůbec nepoužívá, avšak při využití radiového signálu je jeho použití o mnoho významnější. Tedy v případě radiového signálu se poloha neznámého bodu určuje na základě měření radiových signálů vysílaných vysílači o známé poloze. Na základě vyhodnocení signálu z daného vysílače přijímač určí svoji vzdálenost od tohoto vysílače. Všechny body, v nichž se může přijímač nacházet, leží v případě dvourozměrného prostoru na kružnici se středem v místě vysílače a poloměrem daným určenou vzdáleností. Pokud určíme vzdálenost bodu k alespoň dvěma vysílačům, určíme hledanou polohu bodu jako průsečík dvou kružnic. Dvě kružnice se obecně protínají ve dvou bodech, takže zde vzniká jistá míra nejednoznačnosti určení polohy bodů. Pro rozhodnutí, který z těchto dvou bodů je správným řešením obvykle ještě potřebujeme další doplňující informace nebo kritéria. 1 V případě, že navigační systém není schopen zajistit dostatečně přesnou synchronizaci času všech svých součástí (především přijímačů), je nezbytné použít alternativní metodu určování polohy, vycházející z měření časových rozdílů mezi příchodem navigačního signálu z dvou různých vysílačů. Všechny body v nichž se může přijímač nacházet a pro které platí, že do nich signály ze dvou známých vysílačů dorazí právě s naměřeným časovým rozdílem, leží na jedné ze dvou větví hyperboly. Pro určení polohy přijímače tak potřebujeme provést měření alespoň ke třem vysílačům s přesně známou polohou. 2 1 Petr Rapant : Družicové polohové systémy. VŠB-TU Ostrava, 2002. Str.17 2 Petr Rapant : Družicové polohové systémy. VŠB-TU Ostrava, 2002. Str.17 3

3.2.2 Úhloměrná měření Tento způsob patří k nejrozšířenějším při určování polohy. Pracuje na jednoduchém principu a to takovém, že z místa s neznámou polohou změříme azimuty nejméně k dvěma známým bodům, které lze lokalizovat na mapě. Těmito body pak proložíme na mapě přímky, jejichž úhly měřené od severu odpovídají naměřeným azimutům. Každá z těchto přímek pak reprezentuje všechny body, z nichž je daný orientační bod vidět pod naměřeným azimutem. V průsečíku přímek se pak nachází hledaný bod. Při určování polohy např. sledovaného dopravního prostředku se pak úhlová měření provádějí nej-častěji pomocí kompasů nebo směrových antén. Samotné určení polohy lze pak provést graficky a nebo výpočtem. Nevýhodou je zde to, že chyba určení polohy vzrůstá s rostoucí vzdáleností od orientačních bodů. 3.2.3 Kombinace dálkoměrných a úhloměrných měření Určování polohy bodů kombinací dálkoměrných a úhloměrných měření je také velmi častá metoda. Nejznámějšími představiteli této metody pro určení polohy jsou radar a totální stanice. Vlastní měření pak má dvě kombinace možností: - z bodu o známých souřadnicích provedeme odměření azimutu a vzdálenosti k neznámému bodu - z bodu o neznámé poloze provedeme zaměření azimutu a vzdálenosti k bodu známému Jednoduchým výpočtem nebo geometrickou konstrukcí jsme pak schopni určit polohu bodu neznámého. 3.3 Určování polohy dopplerovským měřením Metoda určování polohy na základě depplerovských měření slouží převážně pro měření radiových signálů vysílaných družicemi. Využívá se zde tzv. Dopplerova posuvu, což je změna frekvence signálu vysílaného pohybujícím se objektem. 4

3.4 Určování polohy fázovým měřením Při určování polohy na základě fázových měření se vychází z velice jednoduché představy: pokud spočítáme počet vlnových délek radiové vlny, které se nacházejí mezi vysílačem a přijímačem v okamžiku měření, můžeme vynásobením vlnovou délkou přijímané radiové vlny zjistit skutečnou vzdálenost vysílač přijímač. 3 4 SYSTÉMY PRO URČOVÁNÍ POLOHY Jak již bylo zmíněno, metody určení polohy využívají různých fyzikálních principů a proto i systémy pro určování polohy jsou založeny na různých principech, neboť vycházejí z jednotlivých metod určení polohy. V současné době jsou však nejvíce využívány systémy pracující na metodě dálkoměrného měření, popřípadě systémy, které kombinují metodu dálkoměrnou s jinou metodou měření. Tyto systémy pak lze rozdělit do dvou základních skupin: aktivní pasivní 4.1 Aktivní systémy Aktivní systémy pracují tak, že řídící stanice vyšle prostřednictvím navigačních družic identifikační značku přijímače, čímž zjišťuje polohu tohoto přijímače. V okamžiku, kdy dojde k rozpoznání této značky přijímačem, dochází k odvysílání odpovědi zpět k řídící stanici prostřednictvím navigačních družic. V řídící stanici pak dochází na základě zpoždění odpovědí přijatých různými družicemi a znalosti polohy těchto družic k výpočtu polohy přijímače. Nevýhodou těchto systémů je to, že může docházet k přetížení vlivem malé kapacity, ale hlavně to, že nepracují v reálném čase a tudíž jsou pro některá použití nevyhovující. 3 Petr Rapant : Družicové polohové systémy. VŠB-TU Ostrava, 2002. Str.28 5

4.2 Pasivní systémy Pasivní systémy pracují tak, že navigační družice vysílají společně s dálkoměrným signálem časové značky a dále také údaje o oběžných drahách družic. Úkolem přijímače je pak přijmout tento signál a měřit časový interval, který uplyne mezi odesláním a přijetím signálu a také z něj rozpoznat vzdálenost k družicím. Díky známé poloze družic pak můžeme určit polohu přijímače. Pasivní systém má oproti aktivnímu systému jednu obrovskou výhodu a tou je práce v reálném čase. Proto se jej využívá u moderních polohových systémů. Do této skupiny pasivních systémů pak řadíme nejvýznamnější družicové polohové systémy jimiž jsou: systém NAVSTAR-GPS (Global Positioning System) systém GLONASS (Globalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Systema) systém Galileo 4.2.1 Polohový systém NAVSTAR-GPS Systém NAVSTAR-GPS, někdy též označovaný jen jako systém GPS, tedy globální polohový systém, vznikl ve Spojených státech amerických a rozhodnutí o jeho vybudování padlo 17. prosince 1973. Jedná se primárně o vojenský družicový systém, který byl vyvinut ministerstvem obrany USA a to pro potřeby americké armády. Je to pasivní dálkoměrný systém, který poskytuje možnost kdykoliv a kdekoliv na Zemi (a blízkém vesmírném prostoru ) zjistit informace o poloze a času bez ohledu na počasí. Od chvíle, kdy byl systém zpřístupněn i civilním uživatelům, dochází každoročně ke zvyšování počtu uživatelů využívajících jej v různých odvětví lidské činnosti a v současné době lze odhadovat, že služeb tohoto systému využívá desítek miliónů lidí po celém světě. Důvody proč tomu tak je mohou být: - relativně vysoká polohová přesnost - nízká konkurence 6

- dostupnost signálu kdekoliv na Zemi - standardní polohová služba systému GPS je civilním uživatelům poskytována zadarmo a její nejběžnější využívání je možné i za použití poměrně levného zařízení - je to systém pracující za každého počasí a dostupný 24 hodin denně - polohu lze určovat i v třírozměrném prostoru Tento systém pro určení polohy je v současné době nejpoužívanějším na světě. 4.2.1.1 Struktura systému GPS Struktura systému GPS je tvořena třemi základními segmenty: a) Kosmickým b) Řídícím c) Uživatelským a) Kosmický segment: Kosmický segment se skládá z 32 družic. Z toho je 24 operačních, které jsou rozmístěny systematicky na oběžných drahách, dále jsou 3 družice záložní umístěné přímo ve vesmíru a dalších 5 záložních umístěných na Zemi, které jsou připraveny na vynesení na oběžnou dráhu a uvedení do plného provozu během 24 hodin. Družice jsou umístěny ve výšce 20 180 km nad Zemí v šesti téměř kruhových oběžných drahách se sklonem k rovníku 55 stupňů, přičemž na každé z těchto drah jsou čtyři družice. Tyto oběžné dráhy mají stálou polohu vůči Zemi. Oběžná doba družic kolem Země pak činí 11 hodin a 58 minut. Toto uspořádáni pak garantuje, že jsou na kterémkoliv místě na Zemi minimálně ze čtyřech družic dostupné signály po dobu 24 hodin. Každá družice je pak vybavena pohonným zařízením, které v případě potřeby umožní změnu polohy a dále také přijímačem, vysílačem, atomovými hodinami a řadou dalších přístrojů. Družice přijímá, zpracovává a uchovává informace předávané z pozemního řídícího centra a na druhé straně toto centrum informuje o svém stavu. 7

b) Řídící segment: Řídící segment je zodpovědný za řízení celého globálního polohového systému. Jeho hlavním úkolem je aktualizovat údaje obsažené v navigačních zprávách vysílaných jednotlivými družicemi kosmického segmentu. Řídící segment se skládá z 5 pozemních monitorovacích stanic, umístěných na velkých základnách americké armády po celém světě (Hawaj, Kwajalein, Diego Garcia, Ascension, Colorado Springs), provádějících nepřetržité pozorování viditelných družic a 3 komunikačních stanic, které umožňují vysílat údaje na družice o jejich oběžných drahách, nastavovat hodiny, aktualizovat navigační zprávy a také umožňují ovládání družic. Tyto stanice jsou rozmístěny na různých místech planety. c) Uživatelský segment: Uživatelský segment se skládá z GPS přijímačů jednotlivých uživatelů, které umožňují přijímat signály z družic, dekódovat je a tak z nich získávat informace o své poloze a času. Aby uživatelský segment mohl plnit svoji funkci, musí přijímat signál alespoň ze čtyř družic. 4.2.1.2 Přesnost systému GPS Přesnost určené polohy přijímačem GPS se může pohybovat v širokém rozmezí a to od jednotek, či desítek metrů, až po desítky centimetrů. Hlavním faktorem, který ovlivňuje přesnost je samotný přijímač, tedy uživatelský segment, na jehož kvalitě závisí především. Nicméně není to jediný aspekt, který je pro přesnost rozhodující. Mezi další ovlivňující prvky můžeme zařadit stav kosmického segmentu, použitý způsob měření, zpracování výsledků měření a také aktuální stav atmosféry. V neposlední řadě nesmíme zapomenout, že se jedná o vojenský systém a tedy jeho přesnost závisí na provozovateli, tedy ministerstvu obrany USA, který má možnost kdykoliv záměrně snížit přesnost vysílaných signálů. Tedy i řídící segment se podílí na přesnosti tohoto systému. V současné době má největší přesnost systém označovaný jako DGPS. 8

4.2.1.3 Systém DGPS Systém DGPS pracuje se stejnými vstupními signály jako GPS, rozdíl je však v tom, že DGPS mimo tyto signály přijímá ještě jeden signál navíc a to signál z pozemních (někdy i družicových) referenčních stanic. Referenční stanice jsou vysílače umístěny na bodě s přesně známou polohou a signál, který pak vysílají k přijímačům DGPS nazývaný korekční (diferenční) signál, slouží k velice přesnému určení polohy přijímače. Na začátku fungování tohoto systému byly problémy s množstvím referenčních stanic, kdy jich byl velký nedostatek a tak systém nemohl pracovat, tak jak bylo očekáváno. V současné době je však počet těchto stanic dostačující a lze říci, že se jejich počet bude nadále zvyšovat a tudíž by systém z tohoto hlediska neměl mít v budoucnu žádné problémy. Důležitým faktem je zde však to, že už se nejedná ve většině případů o bezplatný systém pro určení polohy, jako tomu bylo u GPS, neboť signál z referenčních stanic si musí uživatel zaplatit. Existují i korekční signály poskytované bezplatně, avšak jejich přesnost určení polohy je menší než u placených. Mezi druhý ovlivňující faktor využití tohoto systému patří, že přijímač musí být schopen přijímat korekční signál. Takovéto přijímače jsou však svoji cenou i několikráte dražší, než běžné přijímače GPS a jejich cena se může pohybovat až v řádech stovek tisíc korun. Na základě těchto faktů, musí sám zákazník uvážit, zda-li je nutnost určení přesnosti jeho polohy, která se zde může pohybovat v řádech jednotek centimetrů (+/- 2cm), až tak důležitá. 4.2.2 Polohový systém GLONASS Stejně jako USA začala v osmdesátých letech dvacátého století budovat systém GPS, začal i tehdejší Sovětský svaz vyvíjet svůj vlastní systém, který dostal název GLONASS (Globalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Systema), tedy globální navigační satelitní systém. Jedná se o dálkoměrný pasivní družicový navigační systém umožňující určení polohy, rychlosti a času v třírozměrném prostoru. Tento systém, je spravován ruskými kosmickými silami pro potřeby vlády a je k dispozici i civilním uživatelům. Nutné je však dodat, že zatímco americký systém GPS se stále zdokonaluje a jsou na něj vynakládány velké finanční prostředky pro jeho zlepšení, ruský systém 9

GLONASS v tomto ohledu značně zaostával a z toho také vyplývalo jeho velmi omezené použití. Zlom přišel v roce 2001, kdy ruská vláda schválila federální program, podle něj by měl být systém plně funkční do roku 2011. Jedná se o systém, který je svými výkonovými parametry obdobný GPS, a proto se zde o něm také zmiňuji. 4.2.3 Polohový systém Galileo Polohový systém Galileo je projektem evropské unie, která chce vytvořit nejmodernější spolehlivý civilní družicový navigační systém na světě, nezávislý na již existujících systémech GPS a GLONASS. Oba existující systémy jsou totiž financovány a řízeny armádou, což znamená, že jejich signály mohou být kdykoli přerušeny z důvodu nějakých národních zájmů. Tento polohový systém by mělo tvořit 30 družic a to 27 operačních družic umístěných na třech oběžných drahách vzájemně vůči sobě posunutých o 60 stupňů, se sklonem k rovníku 56 stupňů a vzdáleností od Země 23 616 km a třech družic, po jedné v každé z rovin, které budou tvořit operační zálohu na oběžné dráze, aby systém mohl být při technickém výpadku kterékoliv družice okamžitě doplněn na plný počet. Systém Galileo by měl poskytovat: - vyšší přesnost, ve srovnání se stávajícími navigačními systémy, dostupnou všem uživatelům - větší pokrytí signálem družic obíhajících na vyšších oběžných drahách. Z této výhody budou těžit např.skandinávské země, jakož to nejsevernější evropské oblasti - také využitelnost evropských států v oblasti vojenské V současné době je tento projekt ve stádiu postupných příprav pro jeho zprovoznění. Veškeré práce by však měly být hotové do roku 2011, kdy evropská unie plánuje plné zprovoznění tohoto systému. Výhodou Galilea mimo jeho vyšší přesnost, než současné polohové systémy, by měla být také plná kompatibilita přijímačů se signály GPS a GLONASS. 10

5 VYUŽITÍ SYSTÉMŮ URČOVÁNÍ POLOHY STROJE V TECHNOLOGIÍCH ROSTLINNÉ VÝROBY Od chvíle, kdy systémy určení polohy vznikly, tedy od osmdesátých let dvacátého století a kdy byly zpřístupněny veřejnosti, začaly se objevovat myšlenky o využitelnosti těchto systémů v různých odvětví lidské činnosti. Jednou z myšlenek využití systémů určování polohy bylo také jejich využití v zemědělství. Vizi, využít systémy určování polohy v rostlinné výrobě, se však určitou dobu nedařilo naplnit. Důvodů proč tomu tak bylo, bylo hned několik. Hlavním důvodem byl fakt, že přesnost určení polohy nebyla z počátku tak vysoká a byla tak nedostačující pro využití v zemědělství. Druhým důležitým faktorem proč se v polovině osmdesátých let 20. století nedařilo myšlenku využití těchto systémů v rostlinné výrobě zrealizovat bylo, že propojení systémů určování polohy s tehdejší zemědělskou technikou bylo technicky velice těžce zvládnutelné. Posledním z důvodů bylo také to, že se našlo mnoho lidí, kteří jednoduše využitelnosti těchto systémů v rostlinné výrobě nevěřili. I přes všechna tato fakta, která z počátku znemožňovala využitelnost těchto systému v rostlinné výrobě, se s postupným zdokonalováním, jak v oblasti přenosu a následného zpracování signálu, tak v oblasti zemědělské techniky, začala myšlenka využitelnosti prosazovat více a více. V devadesátých letech 20. století, pak bylo zřejmé, že se systémy určení polohy, respektive systém GPS, který jako jediný splňoval potřebné kvality, bude využívat i v rostlinné výrobě a stal se základem pro tzv. precizní zemědělství. V současné době je využití systému určení polohy GPS v oblasti rostlinné výroby velmi široce zastoupené, avšak díky stále se zdokonalujícím a vznikajícím technologiím (systém Galileo), můžeme i v budoucnu očekávat jejich stále větší využití. Dnes můžeme naleznout využití těchto systémů v rostlinné výrobě: pro mapování hranic zemědělských pozemků pro mapování variability půdních vlastností pro mapování půdních druhů a půdního reliéfu pro navigaci zemědělské techniky po pozemku 11

V jednotlivých úsecích technologického postupu se systémy určování polohy využívají: u předseťové přípravy - pro navádění zemědělských strojů po pozemku - pro variabilní zpracování půdy pro variabilní aplikaci hnojiv pro aplikaci ochranných látek při setí - pro variabilní výsevek semen během vegetace rostlin - pro monitorování pozemku pro mapování výnosů pro měření lokálních výnosů - při sklizni obilovin - při sklizni pícnin 5.1 Využití systémů určování polohy pro mapování hranic zemědělských pozemků Mapování hranic pozemků je základní operací v technologii rostlinné výroby, kterou je potřeba provést, abychom vytyčily tu část zemědělského pozemku, na které mají být prováděny činnosti spojené se zpracováním půdy a následné operace vedoucí k dosažení co největšího výnosu, při co nejmenších nákladech. Díky mapování hranic pozemku získáme informace nejen o tvaru pozemku a přesné výměře, která je pak nezbytným předpokladem pro přesné plánování a vyhodnocování veškerých činností a zásahů (zjištění potřeby osiv, pesticidů, průmyslových hnojiv), ale také o nadmořské výšce, která může být v mnoha případech limitní faktor pro zvolení plodiny. Provádí se nejčastěji pomocí systému DGPS, neboť se zde využívá jeho přesnosti, která může být až v řádech jednotek centimetrů. 5.1.1 Princip činnosti mapování hranic zemědělských pozemků Princip činnosti mapování zemědělských pozemků vychází tedy přímo ze struktury systému určování polohy. Přijímač signálu GPS s integrovanou anténou pro příjem diferenčního signálu bývá nejčastěji umístěn na terénním automobilu, který kopíruje hraniční linie pozemku a určuje tak jejich polohu. Pomocí propojení přijímače 12

a příslušného softwaru jsou údaje zaznamenány, je stanoven tvar pozemku a s obvodové linie pozemku stanovena planimetricky i jeho výměra. Tím je vymezeno základní prostředí pro sběr dalších dat o pozemku. S naměřenými hodnotami se pak může dále pracovat, vytvářet z nich mapy jednotlivých pozemků, skupiny pozemků nebo i celého katastru v různém měřítku. Takto vytvořené mapy pak lze podkládat digitální mapou území, na které jsou zakresleny další informace o ohraničeném pozemku, jako jsou například komunikace, rybníky, atd.. 5.2 Využití systémů určování polohy pro mapování variability půdních vlastností pozemku Po zaměření hranic pozemku a vymezení základního prostředí je důležité získat základní informace o variabilitě půdních vlastností. To se provádí lokalizovaným odběrem půdních vzorků a jejich následnou laboratorní analýzou na obsah živin, zrnitost půdy, půdní reakci a podle potřeby na další zjištění. Velmi důležité je zvolit optimální hustotu vzorkování. Nedostatečný počet vzorků může způsobit, že vytvořené mapy nebudou dostatečně odpovídat skutečnému stavu půdních vlastností, naproti tomu velký počet odebraných vzorků, sice přiblíží aktuální stav půdy více, avšak bude finančně náročnější. Proto je důležité volit určitý kompromis. Roli v rozhodování hraje řada faktorů jako je půdní druh a typ, členitost terénu, způsob hospodaření a především účel následného využití získaných dat. Pro rozmístění míst pro odběr půdních vzorků lze použít dvě základní metody: metody matematické metody po předběžné analýze 5.2.1 Metoda matematická Při matematické metodě se zmapovaný pozemek rozdělí do čtvercové sítě a z každého čtverce se odebere jeden reprezentativní půdní vzorek. Každý vzorek se pak skládá z 20 30 dílčích odběrů, přičemž rozmístění sond odpovídá obrazci na obr.1. 13

Obr. 1: Rozmístění sond pro odběr vzorků při matematické metodě 5.2.2 Metoda po předběžné analýze U této metody se vychází z předpokladu, že na pozemku již byla provedena určitá analýza vzorků, která určuje základní půdní vlastnosti a jejich variabilitu. Místa pro odběr půdních vzorků jsou pak rozmístěna podle výsledků této analýzy. Pro předběžnou analýzu variability půdy se nejčastěji využívá spektrální analýzy, sady satelitních či leteckých snímků nebo v některých případech měření elektromagnetické či elektrické vodivosti půdy. Obr. 2: Rozmístění sond pro odběr vzorků při metodě po předběžné analýze Pro obě metody je pak důležité zaznamenat přesnou polohu středních bodů odběrových míst a způsob odběru vzorků. Z těchto hodnot se pak vychází při dalších pracích v systému. Při následném odběru půdních vzorků v určitém časovém odstupu je možné porovnávat výsledky rozborů ze stejných míst, což je důležité pro vypovídací schopnost získávaných dat. 14

5.3 Využití systémů určování polohy pro mapování půdních druhů a půdního reliéfu Mapování půdních druhů a půdního reliéfu se provádí senzorickým měřením. Mezi nejdůležitější a ve světě nejvíce využívané patří senzorické měření elektromagnetické vodivosti půdy. Měření se provádí tak, že senzor je umístěn ve speciální nekovové konstrukci, je připojen k signálu GPS/DGPS a je ve velmi husté síti tažen terénním automobilem po pozemku. Výsledkem měření je po analýze dat přesná mapa reliéfu pozemku a přesná mapa půdních druhů. Obě základní informace jsou nepostradatelné pro přesné zaměření variability půdních vlastností na pozemku a jsou velmi důležité při variabilním zpracování půdy, tvorbě doporučení pro variabilní dávkování hnojiv, variabilní výsevek a pro diferencovanou aplikaci chemických přípravků. 4 5.4 Využití systémů určování polohy pro navigaci zemědělské techniky po pozemku Navigace stroje po pozemku je důležitá během všech operacích prováděných v technologii rostlinné výroby. Díky přesnému navádění stroje po pozemku polohovým systémem jsme schopni minimalizovat náklady spojené s provozem stroje, tedy snížit spotřebu pohonných hmot, částečně i jeho opotřebení a v neposlední řadě úsporou pracovního času získat ekonomický efekt. Možná vůbec největší výhodou satelitní navigace je však možnost přesné práce stroje za nízké až téměř nulové viditelnosti, jako je například prašné prostředí, mlha či práce v noci. 5.4.1 Princip činnosti satelitní navigace pro zemědělské stroje Satelitní navigace vychází s principu činnosti polohových systémů. Tedy přijímač signálu (uživatelský segment polohového systému) porovná čas a signál vyslaný družicí 4 http://www.mjm.cz/html/pref1c.html 15

s časem, ve kterém byl přijat. Časový rozdíl řekne přijímači, jak daleko je od konkrétního satelitu. Jestliže vezmeme vzdálenosti naměřené od více satelitů, můžeme pomocí triangulace určit polohu. Se čtyřmi a více satelity určí přijímač 3D pozici, ve které je zahrnuta kromě zeměpisné šířky a délky i nadmořská výška. Plynulou aktualizací pozice přijímač také zjistí přesnou rychlost a směr pohybu. Přesnost navigace pak závisí na druhu přijímaného signálu (GPS,DGPS), jeho kvalitě a na kvalitě samotného navigačního zařízení. Pro potřeby zemědělství se převážně používá signál DGPS. 5.4.2 Rozdělení satelitní navigace dle stupně automatizace Satelitní navigaci využívanou v technologii rostlinné výroby rozlišujeme dle stupně automatizace na: manuální asistovanou automatizovanou. Základem každého satelitního navigátoru je anténa jakož to integrovaný přijímač a zobrazovací zařízení (světelná lišta nebo grafický LCD monitor sloužící k ovládání celého systému). U automatizovaného navádění strojů se pak navíc setkáme se snímačem polohy, řídicí jednotkou a dalšími hydraulickými prvky. 5.4.2.1 Manuální navigace Manuálním naváděním se rozumí řízení pracovní soupravy samotným člověkem, tedy řidičem. Ten stroj navádí ve zvolené stopě pomocí monitoru případně světelné lišty, kterou má umístěnou v zorném poli, většinou na předním skle nebo v blízkosti předního skla. Světelnou lištu je možno také umístit i mimo řídicí kabinu a to na předním krytu motoru, kde je také spolehlivý výhled jak na ní, tak i na pozemek. Umístění lišty na jiné místo, například na stranu řidiče, je nevhodné, neboť řidič je pak 16

nucen neustále se pohybovat, což nepřispívá k jeho pohodlí a hlavně se tím zvyšuje jeho únava. Světelná lišta je vlastní panel, ve kterém jsou umístěny po celé jeho délce LED diody, které se při vychýlení ze zadané stopy rozsvítí na pravé či levé straně panelu, podle směru vychýlení. To upozorní řidiče na změnu směru jízdy. Čím větší je odchylka, tím více diod se rozsvítí. Aby se ještě více zvýraznila zjištěná odchylka od daného směru jízdy, jsou většinou LED diody odlišené ještě barevně, pro každý směr jinou barvou. Novější typy již používají grafickou LCD obrazovku, která ulehčuje navigaci při otáčení na souvratích, při najíždění do další paralelní jízdy a při vedení jízd po křivkách. Na monitoru je znázorněna stopa, po které se má pracovní souprava navádět. Tento způsob vyobrazení je přehlednější a snazší pro včasné zareagování na možnou odchylku od správného směru jízdy. Limitujícím prvkem v dosažené přesnosti při manuálním navádění pracovních souprav je obsluha. 5.4.2.2 Asistovaná navigace Asistované řízení pro navazování pracovních jízd vychází ze systémů manuálních navigátorů rozšířených o elektromotorek a řídicí jednotku nebo o celý výměnný volant. Elektromotor se připevní pomocí objímky na věnec volantu a ten přes gumový třecí váleček otáčí volantem podle zjištěné odchylky od správného směru. Stroj využívající tento druh navigace musí být vybaven posilovačem řízení pro snadné otáčení volantem. 5 Systém pracuje tak, že po jeho zapnutí řídí elektromotor pracovní soupravu dle GPS navádění. Jestliže však otočíme volantem, systém se automaticky deaktivuje. Díky tomuto systému v podstatě odstraňujeme odchylku způsobenou samotným řidičem při nepřesném navádění podle světelných diod. 5.4.2.3 Automatizovaná navigace Automatizované systémy,neboli autopiloty jsou systémy, které dále rozšiřují navigátory řízené manuálně. Až na způsob řízení mají stejné funkce jako navigátory pro manuální řízení. Nahrazují samotného řidiče během polních prací. Automatizace v řízení stroje spočívá v nahrazení řidiče jednotkou řízení, která s pomocí polohových 5 http://www.agroweb.cz/nadstandardni-vybava-postrikovacu s67x27229.html 17

snímačů volantu, snímačů natočení kol, hydraulických ventilů řízení a spínače aktivace automatického navádění řídí pracovní soupravu. Společné prvky s manuálním naváděním, anténa a přijímač DGPS, zajišťují přesné snímání polohy. Při zjištěné odchylce od správné polohy posílá řídicí jednotka signál hydraulickým ventilům řízení a ty vrátí pracovní soupravu do správné polohy. Úloha řidiče se tím pádem snižuje pouze na aktivaci systému a částečné navádění do následující jízdy. Navigátor se deaktivuje každým pohybem volantu. To znamená, že na konci každé jízdy, kdy chceme pracovní soupravu otočit na souvrati a najet do další následující stopy, stačí otočit volantem ve směru námi určeném, čímž se navigátor vypne. Poté stroj navedeme k další jízdě a navigátor jednoduše pomocí spínače aktivujeme. Pracovní souprava se pak sama automaticky navede přesně do určené stopy a dále jede v námi daném směru. 6 5.5 Využití systémů určení polohy při předseťové přípravě půdy Předseťovou přípravou pozemků rozumíme veškeré práce spojené s vytvořením co nejlepších podmínek půdy pro následný růst plodin. Jedná se tedy o jednu z nejdůležitějších operací v technologiích rostlinné výroby. Špatně provedená předseťová příprava může mít negativní dopad nejen na výsledky hospodaření (výnos plodin), ale také na jejich kvalitu. Mezi základní předseťové operace řadíme orbu, smýkání, vláčení či utužení půdy. Využití systémů určení polohy při předseťové přípravě pozemků pak můžeme naleznout: pro navádění zemědělských strojů po pozemku (systém paralelních jízd) pro variabilní zpracování půdy 5.5.1 Využití systémů určování polohy při předseťové přípravě půdy pro navádění zemědělských strojů po pozemku (systém paralelních jízd) U předseťové přípravy se setkáme s využitím satelitní navigace nejčastěji při pracích, kdy je orientace na pozemku značně složitá, tedy v situacích, kdy není vytvořen žádný kolejový řádek a ani zkušená obsluha stroje nemá možnost ovlivnit přesnost 6 http://www.agroweb.cz/nadstandardni-vybava-postrikovacu s67x27229.html 18

dodržení směru jízdy. V dřívějších dobách, kdy ještě nebyla možnost využívání satelitní navigace se vedení stroje při předseťové přípravě řešilo pomocí tzv. znamenáku nebo jízdou naslepo dle hrany zpracované části pozemku. Obě tyto metody jsou však pro obsluhu stroje značně složité a únavné, neboť se musí soustředit nejen na práci stroje, ale také na kontrolu vzdálenosti od dříve zpracované části pozemku. Může docházet také k nežádoucímu překrývání pracovních záběrů. Proto je v současné době snahou tyto staré metody navádění stroje nahrazovat satelitní navigací využívající systém paralelních jízd, díky níž dochází ke zpřesnění požadovaných pracovních záběrů, urychlení a usnadnění pohybu zemědělských strojů po pozemku během předseťové přípravy. Principem satelitní navigace využívající systém paralelních jízd je schopnost pracovat s informacemi, které do ní nakopírujeme, tedy přesným určením hranic pozemku a hodnotou pracovního záběru. Na monitoru navigace se vytvoří mapa pozemku a křivky, po kterých by se měl stroj pohybovat. Bude-li navigace pracovat jako manuální, pak bude plně záviset na schopnosti řidiče dodržet směr dle daných křivek. Využijeme-li však možnosti zapnutí automatické navigace, bude vedení po křivkách provádět řídící jednotka stroje. Přesnost jednotlivých jízd, tedy dodržení vzdálenosti od dříve zpracované části pozemku bude také závislá na přijímaném signálu. 5.5.2 Využití systémů určování polohy při předseťové přípravě pro variabilní zpracování půdy Každý zemědělský pozemek má proměnlivou půdní strukturu. Proto je snahou provádět zásahy na jednotlivých místech variabilně v závislosti na této struktuře, aby docházelo k maximálnímu využití půdního potenciálu. Princip činnosti variabilního zpracování půdy pomocí systémů určování polohy vychází z mapy vytvořené při mapování půdních druhů a reliéfu. Takováto mapa je nakopírovaná do řídícího počítače stroje, který je propojen s pracovními orgány. Práce těchto orgánů je pak řízena v závislosti na stanovené poloze stroje systémem určení polohy. Princip činnosti variabilního zpracování půdy využívající systému určení polohy je znázorněn na obr.3. 19

Obr. 3: Princip činnosti variabilního zpracování půdy využívající systému určení polohy 5.6 Využití systémů určování polohy pro variabilní aplikaci hnojiv Hnojiva slouží k obohacení půdy o živiny, které jsou potřebné pro dobrý růst plodin a kterých je v půdě nedostatek. Řadí se z ekonomického hlediska v rostlinné výrobě k finančně náročným položkám. Proto je snahou aplikovat hnojiva na místa, kde jsou skutečně potřebná (s nedostatkem živin), tedy aplikovat je variabilně. Aplikovat hnojiva můžeme v podstatě ve třech skupenských fází a to pevné, kapalné, či plynné. Proto i stroje jsou z technického hlediska rozdílné. Pro aplikaci hnojiv v pevné fázi se využívá rozmetadel, pro hnojiva ve fázi kapalné pak postřikovačů a v plynné fázi se využívá speciálních strojů. Z pohledu doby aplikace hnojiv, můžeme hovořit o dvou termínech. Tím prvním je aplikace na pozemek, na kterém ještě není žádný porost a nazýváme jej hnojení. Druhý termín je pak již při vzešlém porotu a ten se nazývá přihnojování. Z technického pohledu jsou způsoby aplikace u obou termínů velmi podobné, avšak určité rozdíly v možnostech využití systému určování polohy zde najdeme. 20

5.6.1 Využití systémů určování polohy pro variabilní aplikaci hnojiv při základním hnojení U variabilní aplikace hnojiv při hnojení s využitím systémů určování polohy se vychází z tzv.aplikačních map, které se vytváří zpracováním dat, získaných mapováním variabilních půdních vlastností pozemků a z výnosových map. Aplikační mapa je tedy z technického pohledu soubor dat, který k souřadnicím celého pozemku udává dávku aplikovaného hnojiva. Tato aplikační mapa se pak pomocí vhodného média nakopíruje do řídícího počítače stroje, který bude operaci hnojení provádět a ten na základě této mapy a zjištěné polohy polohovým systémem provede aplikaci daného množství hnojiva na konkrétní místo pozemku. Tím dochází k cílenému hnojení a k vytvoření co nejrovnoměrnějšího rozložení živin na pozemku, což je důležité pro následný dobrý růst plodin. Díky těmto systémům jsme pak dále schopni snížit při aplikaci hnojiv překrytí ploch, čímž nejen šetříme náklady spojené s nákupem většího množství hnojiva a větší spotřeby pohonných hmot, ale hlavně dodržujeme požadavek rovnoměrného rozložení živin na pozemku. Předpokladem pro minimální překrytí ploch je, aby stroj využíval navigaci se systémem paralelních jízd a aby navigace přijímala přesný signál DGPS. 5.6.2 Využití systémů určování polohy pro variabilní aplikaci hnojiv při přihnojování rostlin Přihnojování rostlin je operací prováděnou za účelem získání maximálního potenciálu živin v půdě na všech místech pozemku v průběhu vegetace rostlin, pro jejich kvalitní růst a vytvoření co největší úrodnosti. Využívá se zejména u plodin, které jsou během své vegetace schopny spotřebovat velkou část živin obsažených v půdě, tedy u plodin náročných na množství živin v půdě. Jedná se o operaci prováděnou již při vzešlém porostu. Tento fakt s sebou nese určitá opatření, která je nutné během přihnojování dodržovat. Jedná se především o udržení stroje v kolejových řádcích, aby nedocházelo k nežádoucím ztrátám na porostu. Díky automatické navigaci a využití tak systému určování polohy, jsme schopni těmto ztrátám zabránit, neboť stroj je při využití signálu DGPS veden s velkou přesností v kolejovém řádku. 21

Při variabilní aplikaci hnojiva pak můžeme podobně jako u hnojení vycházet z aplikačních map nebo využít možnosti aplikace pomocí tzv. N-senzoru. N- senzor je zařízení určené k variabilní aplikaci dusíkatých hnojiv. Pracuje na principu snímkování porostu a to tak, že na základě odraženého světla od porostu (závislé na obsahu chlorofylu a hustotě porostu) vypočítává aplikační dávku hnojiva. Jako zdroje světelného záření může být využito jak přirozeného slunečního světla, tak i světla z umělého zdroje. Protože systém není závislý na denním světle, prodlužuje se tím jeho potenciál využití. Při použití na poli se postupuje tak, že se nejprve nasnímá část porostu (s danou hustotou a obsahem chlorofylu), ke které se stanoví potřebná dávka hnojiva. Tyto údaje se pak navolí společně s informacemi o hnojivu do řídícího počítače, který na základě těchto informací provádí následnou variabilní aplikaci hnojiva. N-senzor bývá instalován na střechu pohonného stroje tak, aby optické snímače mohly snímat porost v určité referenční šířce. Při práci na poli pak takto instalované optické zařízení snímá v jízdní dráze zabarvení okolního porostu, utvářené obsahem chlorofylu. Tyto informace spolu s údaji o hustotě porostu, míře intenzity světla a druhu či odrůdy plodin vyhodnocuje palubní počítač a podle pojezdové rychlosti dává povely dávkovací elektronice rozmetadla či postřikovače. Polohový systém je zde využit pro určení aktuální polohy stroje, přičemž tato poloha je společně s množstvím aplikovaného hnojiva ukládána do paměti počítače. Tyto informace následně slouží k vytváření podrobných map s údaji o množství aplikovaného hnojiva na konkrétní místa pozemku. Obr. 4: Princip činnosti N-senzoru 22

5.7 Využití systémů určování polohy pro aplikaci ochranných látek V období vegetace rostlin může docházet k jejich napadání různými druhy živočichů, mikroorganismů či plísní. Tento jev je z pohledu zemědělce nežádoucí, neboť pak může docházet na rostlinách jak ke změnám kvalitativním, tak ke změnám kvantitativním. V extrémním případě by mohlo dokonce dojít až k úplnému úhynu rostlin. Proto, aby k těmto nežádoucím stavům nedocházelo, bývají aplikovány ochranné látky. Jejich aplikace může být prováděna ve dvou termínech. Prvním je aplikace, kdy na pozemku není žádný porost, druhým termínem je pak nanesení látek na vzešlý porost, tedy na rostliny. Rozdíly při aplikaci u jednotlivých termínů jsou pak především v pohybu stroje, kdy na holém pozemku je stroj omezen v podstatě jen šířkou pracovního záběru, zatímco u vzešlého porostu se musí pohybovat ve vytvořených kolejových řádcích. Ochranné látky můžeme aplikovat ve skupenské fázi pevné a kapalné, přičemž mnohem více se využívá fáze kapalné, neboť dochází při takovéto aplikaci k lepšímu ulpívání ochranné látky na rostlině. Z technického pohledu se používá pro aplikaci těchto látek strojů stejných jako pro hnojení a to tedy pro látky v pevné fázi rozmetadel a ve fázi kapalné postřikovačů. Stroje však mají oproti operaci hnojení upravené některé své části, např. u rozmetadel je to rozmetací ústrojí, u postřikovačů jsou to trysky. Tyto ochranné látky nazýváme pesticidy a jsou podobně jako hnojiva z finančního hlediska velmi drahé. Proto je snahou aplikovat tyto látky cíleně, tedy pouze na půdu či rostliny nacházející se na zpracovávaném pozemku a to v daném množství. Tento fakt cílené aplikace je vedle ekonomického hlediska důležitý také z pohledu ekologického, neboť pesticidy jsou látky určené k hubení a jejich případná aplikace do volné přírody by mohla mít negativní vliv na celý ekosystém. Využití polohového systému pro aplikaci ochranných látek pak můžeme naleznout mimo navádění stroje, dle řídících křivek, také u systému automatické vypínání sekcí ramen postřikovače. Tento systém slouží k automatickému vypínání a zapínání jednotlivých sekcí ramen postřikovače v místech, kde se překrývají nebo kříží 23

jednotlivé pracovní záběry se souvratí nebo sousední jízdou. To sebou přináší samozřejmě okamžité úspory pesticidů, snížení nepříznivých dopadů chemických látek na ekologii prostředí a potenciální zvýšení výnosů 7. Systém pracuje tak, že postřikovač se pohybuje po zmapovaném pozemku dle řídících křivek, tedy využívá satelitní navigaci a na základě určené polohy polohovým systémem dochází k aplikaci postřiku. Je-li zjištěna poloha stroje v místech, kde by docházelo k překrytí ploch, je vypnuta sekce trysek na rameni postřikovače tak, aby překrytí bylo minimalizované. Samotné zapojení automatického systému do postřikovače je provedeno pomocí kabeláže, která se propojí s řídicím boxem postřikovače. Tento řídící box je dále spojen s průtokoměrem postřikové jíchy, s průtokovým ventilem, s jednotlivými ventily sekcí ramen postřikovače a popřípadě měřičem tlaku postřikové jíchy. Další možností tohoto systému je i samotné řízení dávkování postřikovače, čehož je využíváno zejména při variabilní aplikaci kapalných hnojiv. Princip činnosti systému automatického vypínání sekcí trysek na rameni postřikovače je naznačen na obr.5 Místo překrytí ploch = vypnutí sekce trysek na rameni postřikovače Obr. 5: Princip činnosti systému automatického vypínání sekcí ramen postřikovače 7 http://www.agroweb.cz/nadstandardni-vybava-postrikovacu s67x27229.html 24