GPS:n lyhyt historia ja sen hyödyntäminen maatalousprojektissa

Muistan, kun pääaineeni proffa sanoi minulle opiskeluaikoina, että kannattaa menetelmäopinnoista opiskella paikkatietojärjestelmiä ja GIS:iä. En kuitenkaan koskaan käynyt näitä valinnaisia kursseja, ja nyt löydän itseni raapimassa päätäni samaisen aiheen parissa Bahir Darissa, Etiopiassa.

Ei se mitään, kyllä se opettelu näinkin menee.

Olen oppinut perusasioita, esimerkiksi että paikkatietoa on kahdenlaista. Voidaan ilmoittaa sijaintitieto eli kertoa missä paikka on tai ominaisuustieto eli kertoa mitä siellä on.

Pääsen opettelemaan tätä uutta aihetta, sillä yksi päävastuistani projektissamme on monitoring & evaluation-järjestelmän ylläpito. Toisin sanoen seuraan kenttävisiiteillä kerätyn tiedon avulla sitä miten projekti etenee.

Viime päivinä olen harjoitellut peltolohkojen pinta-alojen laskemista.

Projektialueemme Mechass Google Earth-ohjelmalla katsottuna.
Projektialueemme Mechass Google Earth-ohjelmalla katsottuna.

Tarvitsemme tätä tietoa, jotta voimme seurata hehtaarikohtaisia satoja ja mahdollisia satotason nousuja.

Ja koska ei ole olemassa mitään kansallista tietokantaa peltolohkojen koosta, täytyy keksiä muita keinoja.

Yksi keino mitata ala olisi kiertää lohkoa mittanauhan kanssa mutta hylätään se tuhottoman aikaavievänä metodina.

Otetaan käyttöön plan B eli pinta-alojen laskeminen GPS-koordinaatteja hyödyntäen. Pinta-alan mittaaminen tälla tavalla eli satelliittipaikannusta avuksi käyttäen on myös tarkempaa ja nopeampaa.

Ensin pieni pala historiaa.

GPS eli Global Positioning System-teknologia on peruja kylmän sodan ajoilta. Amerikkalaisten suureksi tappioksi neuvostoliittolaiset ottivat erävoiton avaruuskilpavarustelusta laukaistessaan Sputnik-satellin avaruuteen vuonna 1957.

Sputnikia seuratessaan MIT:n tiedemiehet kuitenkin tekivät mielenkiintoisen löydöksen: Sputnikin lähettämä radiosignaali vahvistui sen ollessa lähempänä vastaanotinta ja vastaavasti heikkeni Sputnikin loitonnuttua siitä.

Tätä ilmiötä kutsutaan Dopplerin ilmiöksi. Siitäpä saivat tiedemiehet ajatuksen, että satelliitteja voitaisiin jäljittää maasta käsin mittaamalla niiden lähettämän radiosignaalin taajuutta. Ja toisin päin vastaanottajien sijainti maassa voitaisiin määrittää mittaamalla aika, joka niillä kuluu satelliitin lähettämän signaalin vastaanottamiseen.

Tähän oivallukseen koko GPS-järjestelmä yksinkertaisuudessaan ja monimutkaisuudessaan perustuu.

Eli siis kun näet pimeänä iltana taivaalla liikkuvia ‘tähdenlentoja’, eivät ne yleensä ole tähdenlentoja, vaan satelliitteja.

Ja näiden satelliittien toimintaan perustuu jokainen älypuhelimellasi tekemä check-in lähikahvilaan – kännykkäsi eli vastaanottimesi määrittelee sijaintisi sen perusteella, kuinka pitkä aika sillä kuluu avaruudessa liitävien satelliittien lähettämän radiosignaalien vastaanottamiseen.

Järjestelmä toimii, sillä satelliittien sijainti avaruudessa tiedetään ja niitä valvotaan tarkasti.

No niin! Sitten takaisin pellolle. Oltiin laskemassa pinta-aloja.

Tässä testivaiheessa minulla ei ole käytössäni ammattilaisten suosimaa GPS-vastaanotinta, vaan työkalunani toimii älypuhelin ja siihen ladattu maksullinen sovellus, GPSKit.

Kierrän peltolohkoa viljelijän kanssa ja kirjoitan ylös jokaisen kulman GPS-koordinaatit (koordinaatit on mahdollisuus tallentaa suoraan ohjelmaan, mutta pelaan varman päälle).

Tilanne on aika kaurismäkeläinen.

Aurinko on polttavan kuuma, ja pellon laidalle kerääntyy ihmisiä tuijottamaan. Muuten on hiljaista.

Välillä vaihdamme sanan tai pari viljelijän kanssa. Minä osoitan maissia ja sanon bekolo (maissi amharan kielellä) ja viljelijä nyökkää. Sitten viljelijä osoittaa papua ja sanoo bakela (papu amharaksi) ja minä sanon aw eli kyllä.

Hiljaisuus jatkuu.

DSCF5726

En onnistu laskemaan peltolohkon alaa GPSKit-ohjelman avulla heti paikan päällä, vaikka sen pitäisi olla mahdollista.

Alan laskemisen pitäisi kuitenkin onnistua jälkikäteen esimerkiksi Google Earth Pro-ohjelmaa ja Free Map Tools-ohjelmia hyödyntäen.

Kysyn viljelijöiltä peltokierroksen jälkeen, minkä suuruiseksi he arvioivat kyseisen lohkon. Viljelijät katsovat peltoaan noin puolen minuutin ajan ja kertovat minulle arvionsa, esimerkiksi 0,25 hehtaaria.

Minulla ei ole aavistustakaan, mistä luvut tulevat- silmämääräisestä arvioinnista, vuosien kokemuksista, vaiko paikalliselta maataloustoimistolta? Epäilen jälkimmäistä vaihtoehtoa, koska heillä ei ole GPS-laitteita käytössään.

Arvaan silti, että viljelijöiden arviot omien peltolohkojensa suuruudesta voivat olla hyvinkin lähellä totuutta. Heillä on usein vuosikymmenien kokemus viljelystä, se tieto voi olla yhtä arvokasta kuin satelliittien tarjoama tieto.

Eivätkä satelliititkaan ole täydellisiä. Niiden tarjoama tieto voi vaihdella ja virhemarginaali tulee ottaa huomioon . Virhettä voidaan korjata hyödyntäen differentiaalista GPS-tekniikkaa mutta nyt ei taideta mennä syvemmälle siihen, koska en osaisi vielä selittää sen toimintamekanismia teille.

Olen ehdottamassa täällä meidän projektissa, että kentällä kannettavien paperilappujen ja niille rustattavien vastausten sijaan kerättäisiin kaikki data elektroniseen muotoon.

Se olisi mahdollista suomalaisten kehittämällä Poimapper-ohjelmalla. Tämä ohjelma myös mahdollistaisi peltolohkon pinta-alan määrittämisen jo kentällä ollessa: senkus kävelen tabletti kädessä Poimapper-ohjelma auki ympäri lohkon.

GPS-tekniikan hyödyntäminen voi olla muutakin kuin alojen laskemista. Uudenlaiseen teknologian ja paikkatiedon hyödyntäminen maataloudessa on saanut ihan nimenkin, sitä kutsutaan täsmäviljelyksi (precision farming).

Se tarkoittaa sitä, että esimerkiksi lannoitteita voidaan kohdentaa peltolohkokohtaisesti juuri oikea määrä, ei liian vähän eikä liian paljon vaan todellisen tarpeen mukaan.

Parhaimmillaan siis voidaan vähentää esimerkiksi peltolohkon ravinnehuuhtoumia veteen.

Täsmäviljely kuitenkaan ei ainakaan Suomessa ole ottanut tuulta siipien alle, se nähdään kalliina investointina ja hankalana käyttää.

Omassa työssäni olen miettinyt, miten tällaisesta tilastoinnista voisi tehdä laajempaa ja kestävämpää.

Nyt projekteissa kerätään arvokasta dataa mutta aika sirpaleisesti. FAO eli YK:n ruoka- ja elintarvikejärjestö ylläpitää tärkeitä kansainvälisiä maataloustilastoja, mutta esimerkiksi Etiopian kaltaisesta valtavasta maasta ei ole koko maan kattavaa peltolohkokohtaista dataa. Täällä on varmasti miljoonia pieniä peltoplänttejä, työsarka on valtava.

Peltokohtainen tilastointi ja datankeruu voisi kuitenkin olla tarpeen, koska sopivat ja kestävät ratkaisutkin ovat usein hyvin paikallisia ja jopa peltokohtaisia.

Ja näin sitä voi kännykästään tsekkaa sijaintinsa GPS-koordinaatit tosta vaan. Kuva: Atte Penttilä
Ja näin sitä voi kännykästään tsekkaa sijaintinsa GPS-koordinaatit tosta vaan. Kuva: Atte Penttilä

p.s. Tiedätkö oman sijaintisi kartalla? Entä osaatko lukea maantieteellisiä koordinaatteja? Ainakin kesämökin sijainti olisi hyvä kirjoittaa ylös. Koordinaatit on esim. hätätilanteissa hyödyllisemmät kuin ’siitä hiekkatiestä oikeelle ja mäkee ylös’. Lisätietoja omien koordinaattien hakemisesta täällä ja niiden lukemisesta täällä.

Vai lasketko työksesi peltolohkojen aloja GPS-tekniikkaa hyödyntäen? Haluatko antaa mulle vinkkejä ennen kuin kahden vuoden mittausrupeama lähtee käyntiin? Much appreciated!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s