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Software, 27.11.2012

GPS-SYSTEME IM PFLANZENSCHUTZ

Besonders bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln bietet der Einsatz von GPS-Systemen eine wertvolle Hilfe bei der Erfüllung der obligatorischen Dokumentationspflicht.
Besonders bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln bietet der Einsatz von GPS-Systemen eine wertvolle Hilfe bei der Erfüllung der obligatorischen Dokumentationspflicht. Im Auftrag des ATW wurden die im Einsatz gewonnenen Daten ausgewertet und interpretiert.
 
Der Markt für Satellitennavigationsgeräte verzeichnete in den letzten Jahren enorme Zuwachsraten. Wurden 2005 lediglich 500.000 Geräte erworben, stieg die Zahl der verkauften Einheiten 2006 auf 2 Millionen Stück an, für 2007 werden 3,2 Millionen geschätzt. Einer der Gründe für diesen Boom ist zweifelsfrei im stetig sinkenden Anschaffungspreis zu sehen. In Verbindung mit dem gestiegenen Leistungsumfang und der immer genaueren Ortungstechnik ist das ehemalige Luxusgut heute beinahe so weit verbreitet wie das Mobiltelefon.
Die Fragestellung, ob ein GPS-System bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln sowie der Dokumentation des Vorgangs und der Randbedingungen ein geeignetes Hilfsmittel darstellt, gewinnt zum Beispiel vor dem Hintergrund weitreichender Einschränkungen durch Abstandsauflagen oder - im Falle der luftgestützten Verfahren - gar des generellen Verbotes der Ausbringung, aktuell an Bedeutung. Hier könnte die Diskussion mit Hilfe einer breiten Datenbasis, unter Berücksichtigung begleitender wissenschaftlicher Untersuchungen, wieder etwas mehr versachlicht werden. Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang die gegebenenfalls mögliche Reduzierung von aktuell geforderten Abständen zu Gewässern und Saumstrukturen, abhängig von den Randbedingungen. Die Berücksichtigung von Faktoren wie Geländeform, Windrichtung und -geschwindigkeit oder Temperatur und Sonneneinstrahlung ermöglicht eine angepasste Handhabung solcher Restriktionen, erfordert aber im Gegenzug eine adäquate, manipulationssichere Dokumentation der durchgeführten Anwendungen.
 

Bodengebundene Applikationstechnik

Ein Wanner Sprühgerät mit GPS-Ausstattung und Windsensor wurde zur Untersuchung des Potenzials derartiger Lösungen auf Rebflächen des Dienstleistungszentrums Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (DLR RNH) und eines Praxisbetriebes eingesetzt. In einem Zeitraum von mehreren Monaten wurden für diese Flächen Geodäten gesammelt und an einen stationären Server übertragen. Diese Geodäten wurden von diesem per E-Mail wieder zurückgesendet, womit die weitere Betrachtung und Auswertung möglicht wurde. Die beiden Module GPS-System und Wind-Dokumentations-System wurden auf einem Wanner-Sprühgerät (8001 Behälter) mit Tangentialgebläse-Aufbau von Weber installiert [siehe Abbildung 1]
Die GPS-Antenne wurde auf dem oberen Querträger des Gebläseaufsatzes angebracht. Der Aufnehmer für Windrichtung und Luftgeschwindigkeit war knapp unterhalb der Oberkante der Gebläseeinheit über dem Flüssigkeitsbehälter montiert.
Nach der Auslieferung des Gerätes Anfang Juli wurden die ersten Rebschutzbehandlungen in Praxisanlagen durchgeführt. Die erste Versuchsreihe lief in Rebanlagen des DLR in Bad Kreuznach. In einer zweiten Serie wurde das Gerät an einen Winzer gegeben, der, wenn möglich, auch die gleiche Anlage wiederholt befahren sollte, um Wiederholungen an verschiedenen Terminen zu dokumentieren. Gleichzeitig bestand die Absicht, möglichst unterschiedliche Applikationsbedingungen erfassen zu können. Hierbei war insbesondere gedacht an: Witterungsbedingungen (bewölkt, sonnig), auch höhere Windgeschwindigkeiten, Fahrtrichtung in verschiedenen Himmelsrichtungen, unterschiedliche Zeilenabstände, usw. Insgesamt wurden ca. 23 ha Rebanlagen mit einer Gesamtfahrtstrecke von ca. 105 km behandelt. In einer dritten Phase wurden im Dezember, also außerhalb der Vegetationsperiode nochmals Fahrten in Rebanlagen aufgezeichnet. Zielsetzung hierbei war die Aufzeichnung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit bei stärkerem Wind. Die Fahrten wurden teilweise mit einer Videokamera aufgezeichnet.
Zusammenfassend kann man sagen, dass das im produktiven Einsatz getestete GPS-Sprühgerät zwar zuverlässig arbeitet, aber die Genauigkeit von ca. 3 Metern zu ungenau für eine eindeutige Dokumentation der gefahrenen Rebanlagen war. Die Reihenabstände in Rebanlagen liegen zwischen 1,60m und 3m. Für die praktische Arbeit ist eine sichere Zuordnung der aufgezeichneten Punktdaten zur gefahrenen Rebzeile erforderlich. Die aufgezeichneten Daten waren durchweg mit Fehlerwerten behaftet, die nicht gefiltert oder ersetzt wurden. Für eine schnellere und vor allem qualitativ hochwertigere Datenauswertung müsste die Aufzeichnung der Daten optimiert werden. Dies gilt nicht nur für die erfassten GPS-Positionsangaben, sondern vor allem für die gemessene Windgeschwindigkeit und Windrichtung.
 

Luftgestützte Applikation

Die Applikationsgenauigkeit beim Einsatz des Helikopters und die Dokumentation derselben mit Hilfe von GPS-gestützten Systemen waren Gegenstand der im Folgenden beschriebenen Untersuchungen. Zu dieser Fragestellung wurde ein Hughes D 500 Helikopter, zusätzlich zum bordeigenen, mit drei verschiedenen GPS Empfängern ausgestattet. Darüber hinaus wurde der Helikopter, wie in Abb. 2 gezeigt, zur Kontrolle der GPS-Ergebnisse, mit leuchtfarbe-nen Markierungsstreifen versehen, die der späteren Positionsbestimmung innerhalb der Versuchsstrecke dienten. Während der Flüge wurde über der Versuchsstrecke mit einer Bildfrequenz von ca. 1,5 Aufnahmen pro Sekunde fotografiert. Die Zu- und Abschaltung des Spritzbalkens wurde, zusätzlich zur Dokumentation durch das bordeigene GPS, mittels einer Wasserstrahldüse auf dem Boden sichtbar gemacht und manuell vermessen. Die Auswertung der Daten erfolgte hinsichtlich der Genauigkeit der Überfliegung mittels der GPS-Tracks und der Vermessung der Bilder, sowie hinsichtlich der Übereinstimmung der GPS- und der photogrammetrischen Ergebnisse. Die Ein- und Ausschaltzeitpunkte der Spritzeinrichtung wurden durch Vermessen der Wasserspur auf dem Asphalt bestimmt.
Wie in der photogrammetrischen Auswertung in Tabelle 2 zu sehen, liegen nahezu alle Positionsdaten innerhalb des Korridors von ± 1,0 m. Diese Beobachtung wurde von den Auswertungen der GPS-Empfängerdaten bestätigt.
Die Einteilung in Genauigkeitsklassen der Werte in Tabelle 2 zeigt einen Anteil von 94 % aller gemessenen Werte innerhalb dieses Bereichs. Der genaueste Flug war Nr. 1, hier waren 100 % aller Werte innerhalb eines Korridors von ± 0,75 m zu finden. Flug Nr. 4 war der am wenigsten genaue, hier ging in der zweiten Hälfte das Wasser aus, weshalb der Pilot frühzeitig abdrehte. Die Zu- und Abschaltung des Sprühbalkens erfolgte mit einer durchschnittlichen Abweichung von ± 2,6 m, was bei einer Geschwindigkeit von ca. 32 km/h als ebenfalls recht exakt bezeichnet werden kann.
 

Fazit

Gerade in sensiblen Berreichen wie der Pflanzenschutzmittelapplikation gewinnt die Dokumentation der durchgeführten Tätigkeiten stetig an Bedeutung. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass mit Hilfe geeigneter Ausrüstung die relevanten Parameter erfasst werden können. Eine Beurteilung der Arbeitsqualität und - falls erforderlich - der Nachweis ordnungsgemäßer Ausführung ist auf dieser Datenbasis möglich.
 

Medium

 
  • Die Forschungsanstalt Geisenheim ist eine der ältesten Forschungseinrichtungen des Wein- und Gartenbaus im deutschsprachigen Raum.
  • Im Rahmen einer engen Verknüpfung mit der Hochschule RheinMain werden in Geisenheim rund 1000 Studierende der Fachrichtungen Weinbau und Oenologie, Getränketechnologie, Gartenbau sowie Landschaftsarchitektur von den Mitarbeitern der Forschungsanstalt in Vorlesungen und Übungen mit betreut.
  • Ziel unserer Arbeit ist es, innovative Forschungen in anwendbare Handlungsansätze für die Praxis umzusetzen und anzubieten, um deren Konkurrenzfähigkeit zu stärken. Die zukünftigen Diplomingenieure, Bachelors und Masters sollen sowohl national als auch international Leitungsfunktionen in den von uns vertretenen Industrien übernehmen können.
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