مجله جنگل ایران

مجله جنگل ایران

ارزیابی صحت و دقت روش‌های تعیین موقعیت جهانی در نقشه‌برداری جاده‌های جنگلی (مطالعۀ موردی: جنگل جواهرده رامسر)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری جنگلداری، گروه جنگلداری، پردیس دانشگاهی دانشگاه گیلان، رشت، ایران
2 2استاد گروه جنگلداری، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، صومعه‌سرا، ایران
3 استادیار گروه جنگلداری، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، صومعه‌سرا، ایران
4 4استادیار گروه ریاضی، دانشگاه سلمان فارسی کازرون، کازرون، ایران
چکیده
مقدمه: جاده‌های جنگلی از ضروری‌ترین زیرساخت‌ها برای دسترسی و فعالیت‌های مدیریتی واحدهای جنگل هستند. مدیریت پایدار جاده‌ها نیازمند داشتن اطلاعات مکانی درست از شبکۀ جاده‌هاست. در این زمینه روش‌های مختلفی از نظر صحت، دقت، کارایی و هزینه برای تهیۀ موقعیت مکانی جاده‌ها وجود دارد. به‌دلیل قرار داشتن جاده‌های جنگلی در مناطق دوردست، کمبود ایستگاه‌های مرجع، احتمال دسترسی نداشتن به شبکۀ آنلاین و شرایط مؤثر بر خطا، بررسی روش‌های دقیق تعیین موقعیت جاده‌ها از نظر صحت و دقت به‌منظور طراحی و اجرای دقیق آنها برای کاهش حجم عملیات خاکی، هزینه‌های مرتبط با آن و مدیریت آنها ضروری است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، صحت و دقت روش‌های تعیین موقعیت مانند PPK، RTK، بسترهای موجود آنلاین O-RTK مانند شمیم، سامانۀ موقعیت‌یاب جهانی دستی و نرم‌افزار تلفن همراه در 5 کیلومتر از جاده‌های جنگلی ارتباطی و درجۀ دو حوزۀ 30 رامسر بررسی شد. ابتدا از روش استاتیک سریع، مختصات به منطقۀ پژوهش گسترش داده شد و بعد از پس‌پردازش و تعیین نقاط مرجع، مختصات دقیق همۀ نقاط کنترل زمینی روی آکس جاده به روش مستقیم به‌دست آمد. سپس مختصات همۀ نقاط، از روش‌های مختلف در سه نوبت اندازه‌گیری شد و برای بررسی صحت و دقت روش‌های تعیین موقعیت از آزمون‌های t تک‌نمونه‌ای، ویلکاکسون و تجزیۀ واریانس استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج آماری بررسی صحت نشان داد که بیشترین میانگین خطا 53/2 متر و 38/2 متر به‌ترتیب برای GPS دستی و اپلیکیشن و کمترین آن 048/0 متر‌، 049/0 متر و 097/0 متر به‌ترتیب برای PPK، RTK و شمیم بوده است. مقدار RMSE نشان داد که روش‌های اندازه‌گیری سامانۀ موقعیت‌یاب جهانی دستی و اپلیکیشن، کمترین صحت و روش‌های PPK، RTK و شمیم، بیشترین صحت را دارند. براساس آزمون‌های t تک‌نمونه‌ای و ویلکاکسون، مقدار خطا (Di) برای همۀ روش‌های بررسی‌شده در این تحقیق برابر نیست. نتایج بررسی دقت نشان داد که روش سامانۀ موقعیت‌یاب جهانی دستی با میانگین فاصلۀ 1408/1 متر کمترین دقت و روش‌های شمیم با میانگین فاصلۀ 0621/0 و RTK با میانگین فاصلۀ 063/0 متر بیشترین دقت را دارند. آزمون تجزیۀ واریانس داده‌ها نشان داد که روش‌های اپلیکیشن، شمیم و PPK، فواصل برابر بین نقاط و همگرایی بیشتر دارند.
نتیجه‌گیری: از یافته‌های این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که روش اندازه‌گیری PPK، بیشترین صحت و روش اندازه‌گیری شمیم بیشترین دقت را دارند. بنابراین برای اهدافی مانند بهینه‌سازی طرح شبکۀ جاده‌های جنگلی یا خط پروژه که به اطلاعات مکانی درست نیاز دارند، می‌توان از این روش‌ها بهره برد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Accuracy and precision evaluation of global positioning system methods for forest roads surveying (Case study: Javaherdeh forest, Ramsar)

نویسندگان English

Z Bazhrang 1
R Naghdi 2
I Ghajar 3
S Fallahi 4
1 Ph.D. Student, Dept. of Forestry, University Campus 2, University of Guilan, Rasht, I. R. Iran
2 Prof., Dept. of Forestry, Faculty of Natural Resources, University of Guilan, Sowmeh Sara, I. R. Iran.
3 Assistant Prof., Dept. of Forestry, Faculty of Natural Resources, University of Guilan, Sowmeh Sara, I. R. Iran
4 Assistant Prof., Dept. of Mathematics, Salman Farsi University of Kazerun, Kazerun, I. R. Iran.
چکیده English

Introduction: Forest roads are essential infrastructures for accessing and managing forest units. Sustainable road management requires accurate spatial information from the road network. Various methods, differing in accuracy, precision, efficiency, and cost, are available for providing the location of roads. Given the remote location of forest roads, the lack of reference stations, potential inaccessibility to online networks, and conditions affecting positioning error, it is necessary to investigate the efficiency of existing positioning methods.
Materials and Methods: In this research, we studied the accuracy of PPK, RTK, online platforms such as Shamim, GPS, and mobile apps in positioning 34 points on 5 km of forest roads in watershed No. 30 in the Hyrcanian forest. The coordinates were first extended to the study area using the rapid static method. After post-processing and determining reference points, the exact coordinates of all ground control points on the road were obtained through the direct method. Then, the coordinates of all points were measured three times using various methods.
Findings: The health survey's statistical results showed that the highest mean differences were 2.53 m and 2.38 m for GPS and mobile apps, respectively. The least mean difference was 0.048 m, 0.049 m, and 0.092 m for PPK, RTK, and Shamim, respectively. The RMSE amount showed that the results from GPS and mobile apps had the least accuracy, and the methods PPK, RTK, and Shamim had the highest. Based on the one-sample T-test and Wilcoxon’s analysis, the amount of differences was not the same within each method through the 34 investigated points. Accuracy analysis indicated that GPS, with a distance mean of 1.14 m, had the least precision, and Shamim and RTK, with 0.0621 m and 0.063 m, were the most precise methods. The analysis of variance showed that the mobile app, Shamim, and PPK had the highest convergence.
Conclusion: The results of this research indicate that the PPK method was the most accurate, and the Shamim method was the most precise. Therefore, these methods can be used for purposes such as optimizing the forest road plan and longitudinal profile that require accurate location information.

کلیدواژه‌ها English

Accuracy
Forest roads
Geographic information
Precision
Rapid static
Abdi, E., Soofi Mariv, H., Mashayekhi, Z., Deljouei, A., & Rahbarisisakht, S. (2022). Seasonal Variation of GPS Accuracy and Precision in Forest Road Mapping. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, 15(64), 1-12. https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2022.15.64.1.1
Abdi, E., Rahbari Sisakht, S., Goushbor, L., & Soufi, H. (2012). Accuracy assessment of GPS and surveying technigue in forest road mapping. Annals of forest Research, 55(2), 309-317. https://doi.org/10.15287/afr.2012.68
Abdi, N., Ardalan, A.R.A., & Karimi, R. (2018). Performance assessment of PPP as an alternative for relative techniques. Scientific - Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 26, 19-34. https://doi.org/10.22131/sepehr.2018.30515
Andersen, H.E., Clarkin, T., Winterbergerand, K., & Strunk, J. (2009). An accuracy assessment of positions obtained using survey- and recreational-grade global positioning system receivers across a range of forest conditions within the Tanana valley of interior Alaska. Western Journal of Applied Forestry, 24(3), 128-136.
Awange, J.L. (2012). Environmental Monitoring Using GNSS: Global Navigation Satellite Systems. Heidelberg, Springer. http://doi.org/10.1007/978-3-540-88256-5
Cissel, R., Black, T., Schreuders, K., Luce, C., Prasad, A., Nelson, N., & Tarboton, D. (2012). The Geomorphic Road Analysis and Inventory Package (GRAIP) Volume 2: Office Procedures. Academic Press USA Inc, Forest Service.
Santos, M.C., Souza, B.C., & de Freitas, R.C.S. (2000). A practical evaluation of the GPS rapid static method. Geomatica, 54(4), 425-432.
Deckert, C., & Bolstad, P.V. (1996). Forest canopy, terrain, and distance effects on global positioning system point accu­racy. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 62, 317–321. http://doi.org/10.1007/978-3-540-88256-5
D’Eon, S.P. (1995). Accuracy and signal reception of a hand-held global positioning system (GPS) receiver. The Forestry Chronicle, 71, 192-196.
Booklet of forestry plan. (2012). Booklet of forestry plan, series 7 Safarod, 30 watershed, Ramsar, p 347. (In Persian).
Ginsburg C.N.C. (2002). Evaluating global positioning system (GPS) accuracy and precision among receivers. BSc Thesis, Texas Tech University, Lubbock.
Hasegawa, H., & Yoshimura, T. (2003). Application of dual-frequency GPS receivers for static surveying under tree canopies. Journal of Forest Research, 8, 0103-0110. https://doi.org/10.1007/s103100300012
Hosseini, S.A. (2016). Knowledge, application and management of forest machines (revitalization, development, construction and utilization), Emamat Ghalam Publications -Mashhad 190 p. (In Persian).
Jaferyan, E., Pir Bavaghar, M., & Ghahramani, L. (2015). Determining the most important physiographic factors influencing the distribution of love tree (Cercis griffithii) to model the spatial distribution. Iranian Journal of Forest, 7(1), 33-44. (In Persian)
Javanmard, M., Abdi, E., Ghatee, M., & Majnunian, B. (2018). Forest road planning using artificial neural network and GIS. Iranian Journal of Forest, 10(2), 139-152. (In Persian)
Johnson, C.E., & Barton, C.C. (2004). Where in the world are my field plots? Using GPS effectively in environmental field studies. Frontiers in Ecology and the Environment, 2, 475-482. https://doi.org/10.1890/1540-9295(2004)002[0475:WITWAM]2.0.CO;2
Julianto, E.N., Safrel, I., & Taveriyanto, A. (2018). High Accuracy Geodetic Control Point Measurement Using GPS Geodetic With Static Methods. Jurnal Teknik Sipil dan Perencanaan, 20(2), 81-89. https://doi.org/10.15294/jtsp.v20i2.16300
Lee, T., Bettinger, P., Merry, K., & Cieszewski, C. (2023). The effects of nearby trees on the positional accuracy of GNSS receivers in a forest environment. PLOS ONE, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283090
Majnounian, B., Nikooy, M., & Mahdavi, M. (2005). Cross drainage design of forest road in Shafarood basin, guilan province. Iranian Journal Natural Resource, 58(2), 339-350. (In Persian)
Majnounian, B., Abdi, E., Zobeiri, M., & Puya, K. (2010). Monitoring the conditions of forest road network compared to the standards (case study: Namkhaneh district of Kheyrood forest). Journal of Forest and Wood Product, 63(2), 177-186. (In Persian)
Murgas, V., Sackov, I., Sedliak, M., Tunak, D., & Chudy, F. (2018). Assessing horizontal accuracy of inventory plots in forests with different mix of tree species composition and development stage. Journal of Forest Science, 64(11), 478-485. https://doi.org/ 10.17221/92/2018-JFS
Park, B., & Kee, C. (2010). The Compact Network RTK Method: An Effective Solution to Reduce GNSS Temporal and Spatial Decorrelation Error. The Journal of Navigation, 63(2), 343-362.
Pirti, A. (2021). Investigation of GPS positioning accuracy near a deciduous forest area. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, 14(63), https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2021.14.63.2.4.
Pirti, A. (2021). Evaluating the accuracy of post-processed kinematic (PPK) positioning technique. Geodesy and Cartography, 47(2), 66-70. https://doi.org/10.3846/gac.2021.12269
Rahbari Sisakht1, S., Moayeri, M. H., Abdi, E., Rahmani, R., & Pahlavani, M. H. (2017). Road geometric design and its effect on some chemical and biochemical indicators of soil of adjacent forest stands. Iranian Journal of Forest, 9(3), 315-331. (In Persian)
Rodriguez, J.R., Alvarez, M.F., Sanzand, E., & Gavela, A. (2006). Comparison of GPS receiver accuracy and precision in forest environments. XXIII FIG Congress, Germany.
Rodriguez J.R., Alvarez, M.F., & Ablanedo, E.S. (2007). Assessment of low-cost GPS receiver accuracy and precision in forest environments. Journal of Surveying Engineering, 133(4), 159-167. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9453(2007)133:4(159)
Sigrist, P., Coppin, P., & Hermy, M. (1999). Impact of forest canopy on quality and accuracy of GPS measurements. International Journal of Remote Sensing, 20, 3595–3610. https://doi.org/10.1080/014311699211228
Tuček, J., & Ligoš, J. (2002). Forest canopy influence on the precision of location with GPS receivers. Journal of Forest Science, 48, 399–407. https://doi.org/ 10.17221/11900-JFS
Valbuena, R., Mauro F., Rodriguez-Solano, R., & Manzanera, J.A. (2010). Accuracy and precision of GPS receivers under forest canopies in a mountainous environment. Spanish Journal of Agricultural Research, 8, 1047–1057. https://doi.org/10.5424/sjar/2010084-1242
Wing, M.G., Eklund, A., & Kellogg, L.D. (2005). Consumer grade global positioning system (GPS) accuracy and reliability. Journal of Forestry, 103(4), 73-169. https://doi.org/10.1093/jof/103.4.169
Wing, M.G., Eklund, A., John, S., & Richard, K. (2008). Horizontal measurement performance of five mapping-grade global positioning system receiver configurations in several for­ested settings. Western Journal of Applied Forestry, 23, 166–171.
Wing, M.G. (2011). Consumer-grade GPS receiver measure­ment accuracy in varying forest conditions. Research Journal of Forestry, 5, 78–88. https://scialert.net/abstract/?doi=rjf.2011.78.88

  • تاریخ دریافت 05 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 01 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش 05 شهریور 1402