Use of GNSS in Precision Agriculture and Its Benefits

Abstract

Precision Agriculture Management System (PAMS) can generally be defined as the system based on the advanced information and communication technologies. In this system, instead of managing whole fields as a single unit, fields are divided into small areas and for each area different information and data related to soil and vegetation characteristics (such as yield, moisture, texture, structure, nutrient status, landscape position etc.) are gathered and archived in a GIS database. On the other side, coordinates of harvesting machines and the fields are also collected and archived in GIS database. For example, if there is a CORS (Continuously Operating Reference Stations) network in service in the region then the obtainable real time accuracy will reach upto 2 – 5 cm. On the other side, if there is no existing CORS network then using standard RTK (Real Time Kinematic) method (one reference station and one or two rovers within a 10 km-diameter area) it is possible to reach 1 cm accuracy in real time. If the GPS/GNSS receivers are connected to a yield/crop/moisture sensor then all the collected data will have been georeferenced. Consequently, all data collected with georeferenced info (e.g. for precision weed management using aerial photo, satellite image, analog/digital map etc.) will provide us with the possibility of mapping of the existing status. When the field is mapped and stored in a GIS database it will enable farmer to see and understand all conditions along his field. It is also possible to analyse relations between the crop variability and field conditions using GIS database and software. Once these relations be set up it is possible to prepare the prescription maps for each area within the field. Use of modern technologies (ICT:Information&Communication Technologies, Remote Sensing, GIS and GPS/GNSS) in precision farming increase gradually in developed countries. Using these technologies in Turkey which has numerous and scattered farming fields is inevitable due to its advantage in reducing the cost for labour and mineral fuels and saving time by minimizing the operation hours of machinery in the field to the minimum required. Hence, it is vital to initiate the necessary infrastructure works and support the use of GIS/GNSS in farming. Thus, establishing an effective PAMS is possible to integrate with the ICT, GNSS and GIS technologies. In this paper, PAMS concept, its necessity and its components are briefly discussed. And the importance of using GNSS in an effective precision agriculture is mentioned. Besides, GNSS infrastructure of a PAMS established by Turksat Inc.Co. in Ceylanpinar is introduced. Additionally, some cost-saving info is also given obtained from some applications performed in Turkey and Europe. Keywords: PAMS, GNSS, CORS, GIS, ICT

Keywords

• PAMS, GNSS, CORS, GIS, ICT

Uydularla Konum Belirleme Sistemleri (GNSS)’nin Hassas Tarımda Kullanımı ve Sağladığı Katkılar

Öz

Hassas Tarım Yönetim Sistemi(HTYS) çok genel olarak, gelişmiş bilgi ve iletişim teknolojilerine dayalı bir sistem olarak tanımlanabilir. Bu sistemde tarım arazisi birden fazla alt parçalara ayrılmakta ve her bir alt parça için toprak verimliliği, nem oranı, ürün verimliliği gibi farklı veriler ölçülmekte, toplanmakta ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) veri tabanında arşivlenmektedir. Diğer taraftan GNSS(Global Navigation Satellite Systems) yardımıyla tarım makinelerinin ve arazinin doğru koordinatları da toplanarak CBS veri tabanında arşivlenmektedir. Eğer bölgede kurulu bir GNSS sabit referans istasyonları (CORS: Continuously Operating Reference Stations) ağı varsa elde edilecek gerçek zamanlı konum doğruluğu 2 – 5 cm’ye kadar yükselmektedir. GNSS alıcıları örneğin ürün/nem ölçer gibi bir veri toplayıcı cihaza bağlanırsa kaydedilecek tüm bu veriler GNSS’den elde edilecek coğrafi koordinatlarla koordinatlandırılmış olacaktır. Bunun sonucunda da elde edilen bu koordinatlandırılmış veriler birçok taşınabilir sayısallaştırma cihazıyla mevcut durumun (örn. Hava fotoğrafı, uydu görüntüsü yada çizgisel/sayısal harita üzerinde yabani ot istilasını göstermek gibi) harita olarak çizilmesini sağlar. Arazinin CBS ile haritalanması ile çiftçi arazisi boyunca tüm koşulları görebilme olanağına kavuşur. CBS kullanılarak aynı zamanda ürün çeşitliliği ile arazi koşulları arasındaki ilişkiler de analiz edilebilmektedir. Bu ilişkilerin bir kez kurulması ile arazideki her farklı konum için “reçete” haritasının oluşturulması olanaklıdır. Tarımda modern teknolojilerin (ICT:Information&Communication Technologies, Uzaktan Algılama, CBS ve GNSS) kullanımı gelişmiş ülkelerde gün geçtikçe daha da artmaktadır. Türkiye gibi çok sayıda ve dağınık durumda olan tarım arazilerinde de modern teknolojilerin kullanımı hem maliyet düşürücü hem de zamandan önemli ölçüde tasarruf sağlayacak olmaları nedeniyle kaçınılmazdır. Bu nedenle, Türk tarımında CBS ve GNSS kullanımı ve buna ilişkin altyapı çalışmalarının bir an önce gerçekleştirilmesi önem arz etmektedir. Sonuç olarak etkili bir HTYS kurulabilmesi ICT, GNSS ve CBS entegrasyonu ile olanaklıdır. Bu entegrasyon ise profesyonel yaklaşım ve devlet politikası uygulanmasını gerektirmektedir. Bu makalede, HTYS kavramı, gerekliliği ve bileşenleri hakkında özet bilgi verilmekte, verimli bir tarım uygulamasında GNSS kullanımının önemi anlatılmakta ve Türksat A.Ş. tarafından Ceylanpınar (Şanlıurfa)’da kurulmuş olan sistem kısaca tanıtılmaktadır. Ayrıca, HTYS konusunda yapılmış olan bazı somut uygulamalardan elde edilmiş tasarruf oranları ile ilgili bilgi de sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: HTYS, GNSS, CORS, CBS, ICT

Anahtar Kelimeler

• HTYS, GNSS, CORS, CBS, ICT

Kaynakça

1. Davis , G., W.Casady, Ray Massey (2004): Precision Agriculture: An introduction. Water Quality (WQ 450), University of Missouri, Colombia.
2. Güçdemir, İ., U. Türker, A. Karabulut ve Ç. Arcak (2004): Hassas Tarım Teknolojilerinin Türkiye’deki Uygulamaları. Toprak Gübre ve Su Kaynakları Araştırma Enstitüsü. Ankara.
3. Tekin, A. B. ve K. O. Sındır (2006): Tarımsal Üretimde Hassas Tarım (Precision Farming) Uygulamaları. XI. Türkiye’de Internet Konferansı, 21-23 Aralık 2006, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara.
4. Özgüven, M.M. ve U.Türker (2010): Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 2010, 7(1).
5. McBratney, A.B. and B. Whelan (2001): Precision Ag - Oz style. Proceedings of the 1st Australian Conference on Geospatial Information in Agriculture, NSW Agriculture pp 274-282.
6. Vatandaş, M., M.Güner, U.Türker (2005): Hassas Tarım Teknolojileri, VI. Teknik Tarım Kongresi, TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, 03-07 Ocak 2005, Ankara.
7. Berry J.K. (1998): Who’s Minding the Farm?: Precision Agriculture, Yield Mapping and Site-specific Farming. GeoWorld, February 1998, Vol. 11, No. 2, pgs. 46-51.
8. Whelan, B. (2006): Site-specific Crop Management (SSCM) for Australian Gains:How to begin. Australian Center for Precision Agriculture, University of Sydney, NSW 2006.

9. Trotter, M.G., D.W. Lamb, G. N. Hinch and C. N. Guppy (2010): GNSS Tracking of Livestock: Towards Variable Fertilizer for the Grazing Industry. 10th International Conference on Precision Agriculture, 18-21 July, 2010 Denver, USA.
10. Kahveci, M. ve F.Yıldız (2009): Global Konum Belirleme Sistemi (GPS), 4.Baskı, Nobel Yayınları, Ankara.
11. Kahveci, M. (2009): Kinematik GNSS ve RTK CORS Ağları, Zerpa Yayıncılık, 1.Baskı, Ankara.
12. URL1: http://tr.wikipedia.org/wiki/Uzaktan_alg%C4%B1lama