Kutatás és gyakorlat – Térinformatikai alkalmazások a KIT
al-kalmazásokat a mezıgazdasági kutatásban és gyakorlatban. Az eltelt évtize-dek alatt a kezdeti tudományos és elméleti tanulmányok mellett a gyakorlat-nak kifejlesztett hardver- és szoftvercsomagok fokozatos elterjedésével elı-térbe kerültek az alkalmazott kutatások, a konkrét üzemeltetési tapasztalato-kat bemutató cikkek, népszerősítı írások, az úttörı nagy cégek termékeinek tesztelése, bemutatása, az üzemeltetési tapasztalatok ismertetése. Nagy sze-rint gyakorlatilag minden mezıgazdasági tevékenység kapcsolatba kerülhet a GPS rendszerekkel, hisz a mezıgazdasági adatok 99 százaléka valamilyen konkrét helyhez köthetı (NAGY,B. 2005). A PG egyértelmő elınyei ellené-re, még nem terjedt el a magyar mezıgazdasági gyakorlatban, bár 2001 és 2006 között megtízszerezıdött a területek nagysága (PECZE,ZS. 2006). Jelen cikk az intézeti, térinformatikai módszereket, eljárásokat alkalmazó kutatá-sokra, valamint a mezıgazdasági, gyakorlati alkalmazásokra biztosít rövid betekintést.
Kutatások térinformatikai módszerek alkalmazásával
Talajtani kutatások: a precíziós elvek alkalmazásának egy, ma még kevés-bé vizsgált területe a talajjavítás, holott köztudott, hogy pH és mészállapot, sófelhalmozódás, kicserélhetı Na-tartalom tekintetében egy-egy táblán belül egymástól erısen különbözı, eltérı javítóanyag-mennyiségeket és sokszor különbözı javítóanyagféleségeket igénylı foltok fordulnak elı (BLASKÓ, L.
et al. 2006). Az ezirányú kutatások a szikesedés, sófelhalmozódás néhány törvényszerőségét mutatja be GIS módszerek segítségével. A karcagpusztai komplex meliorációs modelltelep domborzati viszonyai és a sófelhalmozódás közötti összefüggést, korábbi közleményünkben (BLASKÓ
L., TAMÁS J.–CZIMBALMOS R.2003) ismertettük. A munka térinformatikai-módszertani részleteirıl: az alkalmazott GIS rendszer elınye, hogy a digitá-lis és topológiai kapcsolatrendszerrel bíró grafikai adatmodellek összekap-csolhatók az adatbázis-kezelı rendszerekkel, így lehetıvé válik, hogy együt-tes tér- és idıbeni megjelenítés mellett a már meglévı elemzési technikákat térbeli geo-statisztikai elemzésekkel egészítsük ki. A szakadás mentes vizs-gálati tér 16 parcelláján 112, geodéziailag bemért mintavételi pontból a tar-tamkísérlet során 1977, 1981, 1989 és 1995-ben Nyíri és Fehér kísérleti terve alapján meliorációs kezelési parcellaként 7 ponton vettek talajmintákat a talajtulajdonságok1 változásának idıbeni nyomon követésére (1. ábra). Az állandó mintavételi pontokon 110 cm-es mélységig 10 cm rétegenként tör-tént a talajmintavétel (NYÍRI,L.,FEHÉR,F. 1977).
1 Vizsgált tulajdonságok: pH (H2O), pH (KCL), Y1, CaCO3, Na2CO3, KA, kicserélhetı Ca, kicserél-hetı Mg, kicserélkicserél-hetı K, kicserélkicserél-hetı Na, só %
1. ábra A meliorációs kezelés mintaterülete és mintavételi pontjai
A mintavételi pontok mellett 224 magassági pontot is bemértünk, így a 3D-s modell készítésére biztosítottak az alapadatok. A látszatra sík talajfelszíneket térinformatikai eszközökkel vizsgálva feltőnik, hogy a mikrodomborzat na-gyon változatos (2. ábra), a magasabb fekvéső részek zárt, félig zárt mikromedencéket, különbözı mértékő lefolyással rendelkezı völgyeket fog-lalnak magukba. Az évek során hasonló, 3D-s modellezéseket alkalmazva megvizsgáltunk több, talajtani szempontból érdekes területet; 2009-ben egy 100x100 m-es szikes gyepterületen mélyebb, átmeneti és a magasabb fekvé-ső területeket határoltunk le (3. ábra). Ezek jellegzetes flórát mutató foltjain, 110 cm mélységig talajmintákat vettünk, a már említett talajtulajdonságokat vizsgálva. Kiegészítésképpen két egyedi készülékkel2 a vizsgálati terület 121 rácspontjában a talaj elektromos vezetıképességét és elektromos ellenállását is mértük.
2 EMRC: GPS egységet is tartalmazó, elektromágneses vezetıképesség mérı mőszer.
RESC: egyenáramú ellenállás mérı mőszer, a talaj bizonyos felszínközeli tartományának átlagos elektromos ellenállásának mérésére alkalmas.
2. ábra A terület mikrodomborzata
3. ábra Szikes gyep 100x100 m-es vizsgálati területének 3D modellje (2009.09.07.)
A több éves és több helyszínt érintı vizsgálataink alapján levonható következtetés, hogy a domborzat, a katena pozíció a víz és sóforgalom egyik döntı befolyásoló tényezıje, így a felszínmorfológia térinformatikai mód-szerekkel való felvételezése hozzájárulhat a precíziós elveket figyelembe vevı talajjavításhoz.
Talajmővelési kutatásokban jelentıs elırelépést jelentettek az ezredforduló környékén végrehajtott intézeti, komplex térinformatikai fejlesztések, ame-lyek révén a tudományterület irányába elkötelezett kutatók felsıfokú szak-irányú képesítést szereztek (nemzetközi UNIGIS képzés), térinformatikai adatbázisok, korszerő hardver- és szoftverháttér került kialakításra, a terepi méréstechnika, valamint az erı- és munkagép beszerzések a PG követelmény rendszerének figyelembevételével történtek.
A talajmővelési kutatások egyik fı irányvonala az Intézetben a forga-tás nélküli/kímélı talajmővelés. Lényege, hogy lehetıvé teszi a rendszeresen mővelt réteg csökkentését, a forgatásos talajmővelés elhagyását, a termıhe-lyen képzıdı szervesanyagok mulcsozási technológiákkal történı talajba juttatását, a mélylazítás periodikus alkalmazását (FORGÁCS,L. 2001).
4. ábra Szántás vonerı igénye
A végeredmény egy szervesanyagban gazdagabb mővelt réteg kialakítása, a talaj kiszáradását mérséklı, deflációt és eróziót megállító, a talaj biológiai beéredését elısegítı talajmővelési-növénytermesztési rendszer kidolgozása.
Ennek a komplex kísérletnek részévé vált a GPS rendszert integráló
adat-győjtési-mérési módszer. A táblán belüli penetrációs ellenállás és talajned-vesség mérés mellett fı hangsúlyt kaptak az energetikai (vonóerı- nyoma-ték- és fogyasztás) mérések. Az erı-munkagép együttes munka közben a mővelt terület minden egyes pontján – mobil ”Spider-mobil” adatgyőjtıvel felszerelve – képes külön csatornán a pillanatnyi vonóerı- nyomaték- és fo-gyasztási adatok mellett a pillanatnyi GPS koordinátákat (pillanatnyi haladá-si sebesség, szélességi és hosszúsági adatok, tengerszint feletti magasság stb.) rögzíteni (4. ábra). Az új talajmővelési rendszer alkalmazásának elı-nye, hogy lényegesen kisebb menetszámmal mővelhetı a terület, csökken a taposási kár és a szükséges vonóerıigény (1. táblázat), következésképpen az üzemanyagfelhasználás, a környezeti terhelés. A GPS koordináták biztosít-ják egyrészt a pontos sebességmérést, ami a PG alkalmazásának egyik elen-gedhetetlen feltétele, másrészt a győjtött adatok feldolgozásával megvalósít-ható a táblán belüli talajlazítást, mőtrágyázást, talajmintavételt igénylı foltok pontos beazonosítása („real-time” üzemben, vagy utólagos irodai feldolgozás során).
1. táblázat A különbözı mővelıeszközök fajlagos vonóerı igénye 1 méteren megmővelt
talaj (m3)
Vonóerıigény átlag (kN)
Fajlagos vonóerıigény
Eke (RW Kondor 6/5) 0,5625 80 142,22
Tárcsa (IH-6,6) 1,296 70 54,01
JD-510 Disk Ripper 0,95+0,57=1,52 30 19,73
Saját forrás
A térinformatika gyakorlati alkalmazásai az Intézetben
Az ezredforduló elıtti, nyolcvanas-kilencvenes években az Intézet fı tevé-kenységi körébıl adódóan (talajtani-, talajmővelési és vidékfejlesztési kuta-tások) az intézeti adatbázisban egyre nagyobb szerepet kaptak a digitális térképi adatok és az ehhez kapcsolódó attributív adatbázisok.
Digitális térképi adatbázis: a térinformatikai háttér kialakítása után készült el a 4 település külterületén található, mintegy ezer hektáros intézeti terület digitális térképállománya3, amely a kutatást és a napi gazdálkodási tevékeny-séget egyaránt támogatja. A térkép integrálja a kataszteri alaptérkép lapok digitalizált változatait, ugyanezen területek digitális ortofoto-térképeit, a
3 A térképek EOV rendszerben készültek, lépték 1:4000 és 1:10 000. Használt szoftverek: ArcGis 9.2, Digiterra Explorer V4, Digiterra V4Logger, Surfer 8.
MEPAR blokktérképeit (forrás FÖMI). Ez a kiinduló adatbázis kiegészítve a megvásárolt egyéb térképi és attributív adatbázisokkal4 lehetıséget ad tema-tikus térképanyagok, jelentések, rétegek készítésére.
Terepi GPS használat: Digiterra Explorer rendszer részét képzı professzio-nális terepi GPS (Thales MobileMapper) biztosítja a terepi mérések végzé-sét. A leggyakoribb feladatok: területalapú támogatásokhoz táblaszintő el-lenırzı terepi mérések elvégzése, vis maior események (belvizes foltok, aszály sújtotta vagy jégveréses területek) által sújtott területek felmérése, talajmintavételezési pontok megtervezése, kivitelezése, táanyagellátottsági és egyéb tematikus térképek készítése, meghatározott pontok beazonosítása, évenként ismétlıdı mérési feladatok (AKG területek pontosítása, támogatás-ra bejelentett KET területek kimérése, külsı szolgáltatások területének méré-se szolgáltatói díj számításához stb.).
Digitális táblatörzskönyv vezetés: a papíralapú támogatási rendszer digita-lizálásával és a netalapú bejelentési kérelmek elterjedésével (AKG, MEPAR rendszer) minden mezıgazdasági beavatkozás pontos naplózása alapköve-telmény lett. A digitális táblatörzskönyv az eddig felsorolt térinformatikai alkalmazások által nyert adatokat felhasználja táblatörzskönyv megfelelı moduljaiban; ezen adatok is segítik ennek pontos és naprakész vezetését (AgroOrg rendszer).
A GPS alapú Jármő Ellenırzési Rendszer biztosítja az Intézet erıgépei-nek, arató-cséplıgépeinek folyamatos nyomkövetését. A rendszer memória-kártyán rögzíti a munkamővelet kezdı-záró idıpontját, a mozgást, az állással töltött idıt, a megtett utat track-ek formájában rögzíti, összesíti a teljes utat, az összes állásidıt, a táblán belüli tartózkodást. Az adatokat kiértékelı térké-pi szoftver (a saját intézeti területeket tartalmazó térkétérké-pi adatbázisra támasz-kodva!) terepen, illetve irodai környezetben további alapvetı térinformatikai szerkesztések, számítások végzését biztosítja: új tematikus fedvények létre-hozása, mővelési szélesség, napi mőszakóra, ténylegesen megmővelt terület számítása stb. A kapott track és az ebbıl szerkesztett térképek és jelentések alapadatait felhasználja gazdasági osztály a digitális táblatörzskönyv számvi-teli moduljában. A rendszer alkalmazásával az Intézetben 15-25 százalékkal csökkent az üzemanyagfelhasználás, javult a gépi munka minısége, nıtt az élımunka kihasználtsága és nem utolsósorban csökkent az adminisztráció.
4 OTAB, DTA-50, AGROTOPO, CORINE felszínborítottsági adatbázis.
Következtetések, javaslatok
Az Intézet az elmúlt több mint egy évtized alatt igyekezett a térinformatikai alkalmazások és a PG eszközrendszereinek színesedı sokaságából mind a kutatási tevékenységeiben, mind a napi termelési gyakorlatában alkalmazni a számára elérhetı módszereket. A szikes talajok kutatásai során levonható az a következtetés, hogy a domborzat, a katena pozíció a víz és sóforgalom egyik döntı befolyásoló tényezıje, így a felszínmorfológia térinformatikai módszerekkel való felvételezése hozzájárulhat a precíziós elveket figyelem-be vevı talajjavításhoz. A mezıgazdasági alkalmazások területén is egyér-telmően megállapítható, hogy a gyakorlat számára, ha nem is a teljes PG eszközrendszere, de annak részelemeit jó eredménnyel és gazdaságosan al-kalmazhatják a közepes és nagybirtokokkal rendelkezı családi gazdaságok, gazdálkodó szervezetek.
Irodalomjegyzék
ADRIAN, A. M. et al. (2005): Producer’s perceptions and attitudes toward precision agriculture technologies. Computers and Electronics in Agriculture 48. 256-271.
p.
BLASKÓ L.–TAMÁS J.–CZIMBALMOS R. (2003): Evaluation of a long-term experiment on a salt affected soil with structural B-horizon (solonetz) by means of GIS methods.
Timisoara’s Academic Days, VIII th edition, 22-23 may 2003; 369-375. p.
BLASKÓ L.– CZIMBALMOS R.–TAMÁS J. (2006): Sóforgalmi folyamatok elemzése térin-formatikai módszerekkel réti szolonyec talajon. Földrajzi tanulmányok Lóki Jó-zsef 60. születésnapja alkalmából. Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen. 17-23. p.
DABERKOW,E.et al. (2003): Farmer experience with Precision Agriculture in Denmark and US Eastern Corn Belt. Precision Agriculture (URL5).
FORGÁCS L. (2001): İszi talajmunkák, új, talajkímélı eszközökkel, Agrárgazdálkodás, 2001. november.
GYİRFFY B. (2000): Javaslat a precíziós agrárgazdálkodás kutatási programjának indítására.
A Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi osztályának 2000. évi tájé-koztatója. Bp. 17-22. p.
NAGY B. (2005): Kell nekünk a GPS? Mezıgazdasági Technika. 38-39. p.
NYIRI L.–FEHÉR F. (1977): Tájékoztató a Karcagpusztai komplex meliorációs modelltele-pen folyó kutatómunkáról. Kézirat. DATE Kutatóintézet, Karcag.
PECZE ZS. (2006): Az IKR Zrt. Precíziós gazdálkodási rendszere. In: Takácsné György K.:
Gazdaságilag optimális környezetkímélı herbicid alkalmazást célzó folyamat-szervezési, - irányítási és alkalmazási programok kifejlesztése. Szt. István Egye-temi Kiadó, Gödöllı, 103-120. p.
5 http://www.springerlink.com/content/x302283185827h7v/fulltext.pdf