Täsmäviljelyn paikkatietojen käsittelyn ja yhteensopivuuden kehittäminen

Kirjoittajat

• Katja, Polojärvi Oulun seudun ammattikorkeakoulu, Luonnonvara-alan yksikkö, Metsäkouluntie, 90660 Oulu
• Mika Luimula CENTRIA Tutkimus ja kehitys, RFMedia-laboratorio, Vierimaantie 5, 84100 Ylivieska
• Pertti Verronen CENTRIA Tutkimus ja kehitys, RFMedia-laboratorio, Vierimaantie 5, 84100 Ylivieska
• Mika Pahkasalo CENTRIA Tutkimus ja kehitys, RFMedia-laboratorio, Vierimaantie 5, 84100 Ylivieska
• Markku Koistinen MTT, Kasvintuotannon tutkimus, Vakolantie 55, 03400 Vihti
• Jouni Tervonen Oulun Eteläisen instituutti, RFMedia-laboratorio, Oulun yliopisto, Vierimaantie 5, 84100 Ylivieska

DOI: https://doi.org/10.33354/smst.75582

Avainsanat:

täsmäviljely, paikkatieto, yhteentoimivuus, hajautettu järjestelmäarkkitehtuuri

Abstrakti

Täsmäviljelyn suunnittelu, toteutus ja arviointi perustuvat paikkatietoihin, joita esimerkiksi työkoneisiin ja maatilaympäristöön sijoitettavat sensorit ja laitteistot keräävät. Laitteistojen kirjo johtaa siihen, että maatilalla tuotettu paikkatieto vaihtelee laadultaan ja on vaikeasti yhdistettävissä toisiinsa. Paikkatiedon tehokas hyödyntäminen viljelyssä edellyttää tietojärjestelmää, jonka avulla viljelijä pystyy yhdistämään maatilan tietoja toisiinsa ja täydentämään niitä ulkopuolisten toimijoiden tuottamilla aineistoilla. Erilaiset tietomallit, -formaatit, rajapinnat ja koordinaattijärjestelmät haastavat tietojen yhteensovittamisen eri laitteistojen, ohjelmistojen ja tietojärjestelmien välillä.
Hajautetut järjestelmäarkkitehtuurit mahdollistavat eri lähteistä peräisin olevan paikkatiedon yhdistämisen. Järjestelmäkehitystyön tavoitteena oli toteuttaa ja demonstroida erilaisten arkkitehtuuri- ja protokollavaihtoehtojen pohjalta tietojärjestelmä, joka vastaa täsmäviljelyjärjestelmien yhteentoimivuuden vaatimuksia. Tietojärjestelmän toteutuksessa sovellettiin paikkatietostandardeja, paikkaperustaisten järjestelmien ja palveluiden alustaa sekä sensoriverkkoteknologiaa. OGC:n (Open Geospatial Consortium) Web Feature Service -rajapinnan (WFS) avulla sensoritietoa välitettiin SQL-tietokantaan langattomasti maanpinnan alta sekä toisen organisaation palvelimelta. Lisäksi järjestelmään välitettiin valmiiksi käsiteltyä ja analysoitua peltotietoa. Taustalla on ajatus viljelijöille suunnattavasta tietopalvelutoiminnasta.
Demonstraatiossa testattiin langattoman sensoriverkkoradion kuuluvuutta maanpinnan alta (syvyys 30 cm). Testauksissa signaalin voimakkuus riitti ihanneolosuhteissa muutaman kymmenen metrin päähän. Järjestelmässä maaperän lämpötila- ja kosteustiedot välittyvät langattomasti pääsolmulaitteelle, joka on kytkettynä tietokoneeseen. PC:lle kehitetty sovellus kysyy tietoja pääsolmulaitteelta CENTRIA Protokollaa käyttäen sekä välittää viestin (HTTP POST) WFS:lle käytettävissä olevaa yhteyttä (esim. WLAN, 3G) käyttäen.
MTT:n peltotyökoneiden keräämää vektorimuotoista satotietoa siirrettiin WFS:lle luomalla palvelinyhteys MTT:n palvelimelta. MTT:n täsmäviljelyaineistoja hyödynnettiin myös AgriHandler -sovelluksen kehitystyössä. Tietokannan ylläpitämiseen kehitetyllä sovelluksella tietojen käsittelijä voi ladata tietokantaan maatilaa ja sen peltolohkoja koskevia paikkatietoja kuten lohkorajat ja ravinnetasekartan. Lisäksi kehitettiin aineistojen tarkastelua varten AgriViewer -web-sovellus.
Toteutetun hajautetun järjestelmäarkkitehtuurin toiminnallisuus demonstroitiin ja testattiin. Rajapintojen toteutus täytti järjestelmän yhteentoimivuuden ja skaalautuvuuden vaatimukset. WFS-rajapinta soveltui hyvin monimuotoisten vektoriaineistojen välittämiseen. Jatkokehityskohteita ovat paikkatietojen automaattisen käsittelyn ohella rasteriaineistojen ja analyysipalvelujen välittäminen OGC:n WCS- ja WPS-rajapinnoilla.