Täsmäviljely edellyttää yhteensopivaa paikkatietoa

Transkriptio

1 Täsmäviljely edellyttää yhteensopivaa paikkatietoa Katja Polojärvi Oulun seudun ammattikorkeakoulu Luonnonvara-alan yksikkö GIS-seminaari, Oulun yliopisto Kerttu Saalasti Säätiö

2 Sisältö Täsmäviljely Tietovaatimukset Tiedonhallinta täsmäviljelyssä Tiedonhallinnan haasteita Erilaisia teknologioita JÄRJESTELMÄDEMONSTRAATIO (InnoGIS) Toteuttajat Motivaatio Tavoitteet Järjestelmän toteutus Johtopäätökset Järjestelmän kehittäminen jatkossa

3 Täsmäviljely Alueellisesti tarkennettua ja luonnon vaihtelun mukaista viljelyä. Kerätään tarkat tiedot maatilan olosuhteista Säädetään tuotantopanosten käyttö vastaamaan maaperän ja kasvuston tarpeita Tavoitteena parempi sato ja vähäisempi ympäristökuormitus samalla tai pienemmällä tuotantopanoksella.

4 Täsmäviljely (2) Viljelyn suunnittelu, toteutus, seuranta ja arviointi perustuvat paikkatietoihin. Tiedon käyttö, esim. 1. Tiedot toteutuksesta tallennetaan työkoneen muistiin. 2. Tiedot siirretään maatilan muihin tietojärjestelmiin. 3. Tietoja verrataan suunnitelmiin. 4. Analysoitua tietoa käytetään suunnittelussa ja toteutuksessa. Lähde: Pesonen et al

5 Tietovaatimukset Päätöksenteko edellyttää tietoa useista lähteistä: Maatilan sisäiset sensoriverkot koneet, laitteistot ja ohjelmistot Maatilan ulkopuoliset, mm. eri palveluntoimittajat urakointipalvelut viljelysuunnittelu ja viljavuuspalvelut tietojenkäsittelypalvelut neuvonta viranomaiset, teollisuus jne.

6 Tietovaatimukset (2) Täsmäviljelyssä tiedon on oltava Laadukasta ja tarkkaa Helposti siirrettävissä ja yhteensovitettavissa muihin laitteistoihin, ohjelmistoihin ja tietojärjestelmiin Analysoituna ja muutettuna informaatioksi, joka tukee päätöksentekoa Tehokkaasti hallinnoitavissa Maatilan tiedonhallintajärjestelmä (FMIS Farm management information system)

7 Tiedonhallinta täsmäviljelyssä Keskeiset osat: Internet-palvelin Maatilan keskitetty tietokanta Palvelut Viestintä kiinteät ja langattomat yhteydet Maatilan tiedonhallinta automatisoidun kasvinviljelyn maatilalla Lähde: MTT /InfoXT-projekti

8 Tiedonhallinnan haasteita Paikkatieto vaatii käsittelyä ja analysointia. Tiedonsiirto ja yhteensovittaminen eri järjestelmien välillä ei ole sujuvaa. Tarvitaan erityisasiantuntemusta ja osaamista. Viljelijöiden aika, tietotekniset taidot tai motivaatio eivät riitä tiedon arviointiin ja käsittelyyn. Tarve ulkopuolisille automatisoiduille asiantuntijajärjestelmille.

9 Erilaisia teknologioita Tiedon tallennukseen, mm. Relaatio- ja paikkatietokannat (esim. PostgreSQL+ PostGIS) Tiedonsiirtoon, mm. HTTP, XML (esim. GML, ISOBUS-XML, AgroXML) ISO eli ISOBUS Tiedon hallintaan ja sovelluskehitykseen, mm. Java, PHP, ASP, C/C++/C# Käyttöliittymien toteutukseen, mm. AJAX, HTML

10 Erilaisia teknologioita (2) Sensoriverkot Ympäristön monitorointi (esim. Nittel et al. 2004). Paikkatietoiset alustat Yksi muoto hajautetuista paikkatietojärjestelmistä Hajautettu GIS = verkkokeskeinen GIS-työkalu, joka langallista tai langatonta verkkoa käyttäen tarjoaa pääsyn hajautettuun tietoon, välittää paikkatietoa ja suorittaa GIS-analyysejä (Chu & Buyya 2007).

11 Erilaisia teknologioita (3) Paikkatietostandardit / Open Geospatial Consortium (OGC) OGC on kansainvälinen yritysten, hallintovirastojen ja yliopistojen yhteenliittymä, joka kehittää rajapintastandardeja julkisesti hyödynnettäväksi. ( Rajapintastandardeja mm. Sensor Web Enablement (SensorML) OpenGIS Location Service (GMS) OGC Web Services (WMS, WFS, WCS, WPS)

12 JÄRJESTELMÄDEMONSTRAATIO (InnoGIS) Toteuttajat Oamk, Luonnonvara-alan yksikkö KPAMK, CENTRIA Tutkimus ja kehitys MTT, Kasvinviljelyn tutkimus OY, Oulun Eteläisen instituutti

13 Motivaatio Uusia menetelmiä maatilan tiedonhallintajärjestelmän kehittämiseen Ks. InfoXT-, CropInfra- ja FutureFarm-projektien tulokset (esim. Pesonen et al. 2008) Tällä hetkellä tarve järjestelmäpilotoinneille ja testaukselle Demonstraatiolla haluttiin vastata tähän tarpeeseen

14 Tavoitteet Kehittää täsmäviljelyn paikkatietojen keruuta, tallentamista, siirtoa ja hallintaa. Demonstroida yhteentoimivia ratkaisuja sovellettavaksi maatilan tiedonhallintajärjestelmissä. Varmistaa paikkatietojen laatu käyttämällä soveltuvia standardeja: ISO ja OGC:n standardit.

15 Järjestelmän toteutus Locawe alusta CENTRIA Tutkimus ja kehityksen Ylivieskan yksikössä kehitetty ohjelmistoalusta paikkaperustaisille järjestelmille ja palveluille Asiakas/palvelin ratkaisu sisä- ja ulko-olosuhteisiin Koostuu mobiiliyksiköistä ja palvelimista, jotka mahdollistavat palvelut esimerkiksi seurannalle ja kommunikaatiolle Alustalle voidaan toteuttaa käyttöliittymiä, joissa voidaan hyödyntää erilaisia mediaformaatteja sekä sijainti- ja sensoritietoa

16 16 Locawe sovelluksia: Mobiilirobottien kaukomonitorointi (Luimula et al. 2010) Kommunikaatiotekniikat oppimisessa (Sääskilahti et al. 2010) Tekniikat sijainnin valintaan (Luimula et al. 2007) Automaattinen kierto ja zoomaus (Partala et al. 2006) Kameran hallinta 3D -mobiilikartoissa (Partala et al. 2009) Tekniikat reitin visualisointiin (Lehtimäki et al. 2008)

17 Järjestelmäarkkitehtuuri

18 Johtopäätökset Hajautetun järjestelmäarkkitehtuurin perustoiminnallisuudet demonstroitiin ja testattiin. Rajapintojen toteutus täytti järjestelmän yhteentoimivuuden ja skaalautuvuuden vaatimukset. Käytetyt standardit täyttivät järjestelmän yhteentoimivuus- ja laatuvaatimukset.

19 Järjestelmän kehittäminen jatkossa Uusien rajapintojen toteutus Web Coverage Service: rasterimuotoisen aineiston välittäminen Web Processing Service: paikkatiedon prosessointiin soveltuvien toiminnallisuuksien kuten analyysityökalujen välittäminen Käytettävyyden kehittäminen Käyttäjäkokemusten tutkiminen ja huomioiminen

20 Lähteet: Kiitos! Chu, X. & R. Buyya Service Oriented Sensor Web. In Mahalik, N. P. (Ed.) Sensor Network and Configuration: Fundamentals, Standards, Platforms, and Applications. Springer-Verlag, Germany 2007, pp FutureFarm-projekti: Lehtimäki, T., T. Partala, M. Luimula & P. Verronen LocaweRoute: an Advanced Route History Visualization for Mobile Devices. Conference Proceedings of Advanced Visual Interfaces 2008: Luimula, M., K. Sääskilahti, T. Partala, S. Pieskä & J. Alaspää Remote Navigation of a Mobile Robot in a RFID augmented Environment. Personal and Ubiquitous Computing 2010 (14): Luimula, M., K. Sääskilahti, T. Partala & O. Saukko A Field Comparison of Techniques for Location Selection on a Mobile Device. In Proceedings of the Wireless Applications and Computing 2007 (IADIS): MTT, CropInfra-projekti: MTT, InfoXT-projekti: Nittel, S., A. Stefanidis, I. Cruz, M. Egenhofer, D. Goldin, A. Howard, A. Labrinidis, S. Madden, A. Voisard & M. Worboys Report from the First Workshop on GeoSensor Networks (SIGMOD) 2004(33): Partala, T., T. Flink, M. Luimula & O. Saukko Speed-dependent camera control in 3D mobile roadmaps. In Proceedings of International Conference on Intelligent Interactive Assistance and Mobile Multimedia Computing (IMC 2009): Partala, T., M. Luimula, & O. Saukko Automatic rotation and zooming in mobile roadmaps. In Proceedings of the 8 th conference on human-computer interaction with mobile devices and services (MobileHCI 06): Pesonen L., J. Kaivosoja & P. Suomi Täsmäviljely ja ravinteiden käytön tarkentaminen. Teho-hankkeen julkaisuja : Tehoa maatalouden vesiensuojeluun 5/2010: 53 s. Pesonen, L., Koskinen, H. & Rydberg, A InfoXT User-centric mobile information management in automated plant production. Nordic Innovation Centre, Oslo. 98 s. Polojärvi, K., M. Luimula, P. Verronen, M. Pahkasalo, M. Koistinen & J. Tervonen (2012). Distributed System Architectures, Standardization, and Web-Service Solutions in Precision Agriculture. Proceedings of the Fourth International Conference on Advanced Geographic Information Systems, Applications, and Services, GEOProcessing 2012, , Valencia, Spain, Polojärvi K., M. Luimula, P. Verronen, M. Pahkasalo, M. Koistinen & J. Tervonen (2012). Täsmäviljelyn paikkatietojen käsittelyn ja yhteensopivuuden kehittäminen. Suomen Maataloustieteellisen Seuran tiedote No. 29: Maataloustieteen Päivät 2012 Esitelmä- ja posteritiivistelmät, Viikki, Helsinki, Toim. Schulman N., Sääskilahti, K., O. Sippola, M. Luimula, J. Yli-Hemminki & T. Partala Location-based communication techniques in parallel learning between the classroom and the field. Int. J. Continuing Engineering Education and Life-Long Learning 2010(20): Kerttu Saalasti Säätiö