Anwendungsmöglichkeiten für Geodateninfrastrukturen in der Landwirtschaft
Edward Nash preagro TP7 Universität Rostock
Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
preagro TP7: GDI-PF
X
2006
•
Eine landwirtschaftliche Geodateninfrastruktur (GDI-PF) wird Komponenten allgemeiner GDIs einbinden • Geobasisdaten, Wetterdaten, Umweltdaten, …
•
Hierzu kommen spezialisierte Dienste für die Landwirtschaft
Specialist SDIs
Grundregeln einer GDI-PF
• Prozessdaten, Bodendaten, Datenaustausch zwischen Vertragspartnern
• •
Webdienste sollen nahtlos in der normalen Software bzw. den Geschäftsprozessen des Landwirts integriert werden Der Managementaufwand des Landwirts soll nicht erhöht werden • Kein Landwirt soll einen Server bereitstellen müssen
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preagro TP7: GDI-PF
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Anwendungsfälle einer GDI-PF •
•
Um die erforderlichen Komponenten einer GDI-PF zu spezifizieren bzw. bereitzustellen, müssen typische Anwendungsfälle identifiziert werden Hierdurch können die folgenden Fragen beantwortet: • • • •
•
Wer muss Dienste bzw. Daten bereitstellen? Wer soll die Daten und Dienste nutzen? Welche Informationen müssen bzw. können übertragen werden? Welche Schnittstellen und Transferformate sollen eingesetzt werden?
Drei beispielhafte Anwendungsfälle wurden in Rahmen des preagro-Projekts untersucht: • „Bodenbeprobung“ • „N-Düngung“ • „Management-Zonen“
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netzwerk
preagro TP7: GDI-PF
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Ziele der Anwendungsfälle •
•
•
•
Mit den Anwendungsfällen wollen wir konkrete Einsatzmöglichkeiten für GDI-Technologien in der (präzisen) Landwirtschaft entwickeln Der Anwendungsfall „Bodenbeprobung“ zeigt, dass allgemeine Geschäftsprozesse mit einer automatisierten Datenübertragung durch aktuelle Webdienste- bzw. GDI-Technologien unterstützt werden können Die Anwendungsfälle „N-Düngung“ und „Management-Zonen“ demonstrieren, wie zukünftige Dienste bzw. Dienstketten auch die Datenverarbeitung verteilen und automatisieren können Die Literatur zeigt, dass Geschäftsprozesse und wissenschaftliche/mathematische bzw. geographische Datenverarbeitungsworkflows unterschiedliche Anforderungen stellen.
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preagro TP7: GDI-PF
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Beteiligte Akteure für eine Bodenuntersuchung
Landwirt lief ern ftra g
Fachdaten ( )
Beauftragen
d
be
ko
mm en
Proben ziehen
ern
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be ko
mm en
en
externer Datenlieferant
Au ftra g
Ergebnisse liefern
h zie
n liefern
te Hin
und rg r
ef n li at e
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en ob Pr
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Geobasisdaten
Erg eb n
Ergebnis se liefern
Bodenuntersuchung planen
n
Au
K
e a rt
n, se e l n
ne pla
Dienstleister
preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf einer Bodenuntersuchung?
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PB2-Oktober2005
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Ablauf einer Bodenuntersuchung?
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PB2-Oktober2005
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Automatisierung mit OGC-konformen Diensten Landwirt : W*S Client
externer Datenlieferant : WMS Server
Dienstleister : WFS Server
Dienstleister : W*S Client
planen GetMap() Hintergrunddaten (Bilddatei) Insert(agroXML:SoilTestingContract) TransactionResponse
durchführen GetFeature agroXML:SoilTestingContract GetMap Hintergrunddaten(Bilddatei) Insert(agroXML:SoilTest)
analysieren
TransactionResponse GetFeature agroXML:Soil Testing Result GetMap Hintergrunddaten (Bilddatei)
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Automatisierung mit OGC-konformen Diensten FMIS
PDA
Landwirt : W*S Client
externer Datenlieferant : WMS Server
Dienstleister : WFS Server
Dienstleister : W*S Client
planen GetMap() Hintergrunddaten (Bilddatei) Insert(agroXML:SoilTestingContract) TransactionResponse
durchführen GetFeature agroXML:SoilTestingContract GetMap Hintergrunddaten(Bilddatei) Insert(agroXML:SoilTest)
analysieren
TransactionResponse GetFeature agroXML:Soil Testing Result GetMap Hintergrunddaten (Bilddatei)
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Anwendungsfall 2: N-Düngung planen
[Bodendaten verfügbar]
+ N-Entzug feststellen
+ Nmin feststellen
Nmin auf 50kg/Ha festlegen
N-Angabe = N-Entzug - Nmin
Nmin-Daten abrufen
Nmin interpolieren
Ertragsdaten abrufen
Ertragsdaten normalisieren
[Proteingehalt verfügbar]
N-Entzug anhand von Proteingehalt kalkulieren
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N-Entzug anhand von Faustwerten kalkulieren
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
N-Entzug kalkulieren
Ertrag normalisieren
Client
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren 1 Client
N-Entzug kalkulieren
Ertrag normalisieren
wps:Execute /agroXML
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 12 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
N-Entzug kalkulieren
a wps:Execute /agroXML
1
Ertrag normalisieren
Client
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 13 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
1
wps:Execute /agroXML Ertrag normalisieren
Client
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 14 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
1
Ertrag normalisieren
Client
wfs:GetFeature /agroXML
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 15 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
1
Ertrag normalisieren
Client
d agroXML:YieldDataDocument
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 16 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
1 Client
e agroXML:YieldDataDocument
Ertrag normalisieren
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 17 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1 Client
e agroXML:YieldDataDocument
Ertrag normalisieren
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 18 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client
g
d
c
wps:Execute /GML Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 19 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client
gml:RectifiedGridCoverage h
g
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client
h
g
i d wfs:GetFeature /agroXML
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 21 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client
i h
g
ii
d agroXML:SoilDataDocument c
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client
i h
g ii iii wps:Execute /GML
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client gml:RectifiedGridCoverage i h iv
g iii
ii
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client wps:Execute /GML i 2 h iv
g iii
ii
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1
e
Ertrag normalisieren
Client gml:RectifiedGridCoverage 3
i
2 h iv
g iii
ii
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
b
f 1 Client
e agroXML:FertilisationRecommendationDocument Ertrag normalisieren
4 3
N-Entzug kalkulieren
i
2 h iv
g iii
ii
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
- 27 -
Ablauf der Abfrage N-Angabe kalkulieren
a
N-Entzug kalkulieren b
f 1 Client
e
Ertrag normalisieren
4 3
i
2 h iv
g iii
ii
d
Ertragsdaten
Coverage subtrahieren Interpolation Universität Rostock, Professur für Geodäsie und Geoinformatik
c
Bodendaten preagro TP7: GDI-PF
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Ablauf des Clustering-Verfahrens
Rasterkarte
einmal pro Eingabe
GetCoverage
entzerren
Transform ClipToGeometry zuschneiden CoverageMultiplication
Rasterdaten DivideByMean
normalisieren
HillClimbingClustering
Polygonise
Eingabe zum Clustering
clustern
vektorisieren
Vektordaten FilterAndMerge
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filtern
Prototypische MZ-Karte
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Architektur der Dienstkette
WCS
RasterMultiplication WPS
IF oT e G
ClipToGeometry
F WPS
Abfrage agroXML, GML, KML, Shape
Transform WPS
WPS
DivideByMean WPS
G M
spezialisierter WPS
L
HillClimbingClustering WPS
PS W ine e gem
FilterAndMerge WPS
a ll
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Allgemeine Ergebnisse der Arbeit •
Die aktuellen Standards einer GDI sind für die Automatisierung vieler landwirtschaftlicher Datenübertragungen gut geeignet • •
•
Die Nutzung von Webdienste, ggf. zusammen mit drahtlosen Netzwerken, ermöglicht es, Daten und Funktionalitäten in mehrere Clientanwendungen einzubinden •
•
Geobasisdaten von WMS-Diensten der regionalen GDIs
Die Verwendung von Branchenstandards wie z.B. agroXML mit GDITechnologien ist in der Praxis zzt. nur bedingt möglich •
•
Web-Browser, FMIS, PDA, Bordrechner, …
Einige Dienste sind bereits praxisreif •
•
Auch komplexe Datenverarbeitungsverfahren können mit zukünftigen Standards weitgehend automatisiert werden Die Nutzung von Standards aus der Geoinformationsbranche empfehlt sich besonders für Precision Farming
aktuelle Implementierungen sind noch nicht völlig ausgereift
Die derzeitige Konvergenz zwischen Geo- und allgemeinen Standards für Webdienste wird die Akzeptanz der Technologien in Branchen wie der Landwirtschaft voraussichtlich steigern.
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Ausblick •
Bevor (Geo)Webdienste eine große Akzeptanz in der Landwirtschaft finden, werden einige Weiterentwicklungen notwendig: •
Interoperable Methoden für die Datensicherheit bzw. Nutzerauthentifizierung • auch eine Voraussetzung für kommerzielle Dienste bzw. e-Business
•
Die Verfügbarkeit und Stabilität der Dienste bzw. Dienstkette müssen garantiert werden können • Mittels dynamischer und ad hoc Kettenbildung?
•
Passende Preissysteme und Nutzungsbedingungen für externe Daten • Die Tage der festen Preis für eine gedruckte Karte sind vorbei!
•
Eine klare rechtliche Grundlage für z.B. die Zwischenspeicherung der Daten und ggf. Haftung der Dienstbetreiber • Wer ist für die (Fehl)Ergebnisse einer Dienstkette verantwortlich?
•
Integration von Webdienste in landwirtschaftliche Software • Der Landwirt soll keine zusätzliche Software brauchen
•
Eine Verhaltungsänderung der Landwirte bzgl. die Übergabe von Daten • Daten können nicht mehr ganz hinter Schloss und Riegel gehalten werden!
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Edward Nash
[email protected]
Universität Rostock Professur für Geodäsie und Geoinformatik Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Justus-von-Liebig Weg 6 18059 Rostock http://www.auf.uni-rostock.de/gg
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