DE19855807A1

DE19855807A1 - Verfahren zur Bodenbeprobung

Info

Publication number: DE19855807A1
Application number: DE1998155807
Authority: DE
Inventors: Volker Hegewald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: DE19855807B4

Abstract

Aufgabe war, ein Verfahren zur Bodenbeprobung mittels eines fahrbaren Probennehmers in Verbindung mit der Aufzeichnung des Probenahmeverlaufes mittels GPS zu schaffen, wobei dessen Koordinaten überwacht werden, der beim Erreichen der für eine Probennahme gespeicherten Koordinaten zur Probennahme aktiviert werden und die Registrierung dieser Probennahme. DOLLAR A Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß alle Verfahrensschritte während der Fahrt ohne Stopp bei der jeweiligen Probennahme bei gleichzeitiger ständiger Aufzeichnung des Standortes bzw. der Fahrstrecke ablaufen, der Standort bzw. die Fahrstrecke ständig mit dem zu erreichenden nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt verglichen wird und der Probenehmer ständig aktualisierte Hinweise für die weitere Fahrt und das Treffen des nächsten anzufahrenden Probenahmepunktes erhält und das nach der jeweiligen erfolgreichen Probenahme ein Signal ausgelöst wird, um die Probe zu markieren und auf den nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt zu leiten oder bei Nichttreffen des Probenahmepunktes diese Probe von der Bewertung auszuschließen. DOLLAR A Die Neuerung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bodenbeprobung mittels eines fahrbaren Probennehmers und ist auch für die Nachrüstung vorhandener Technik einsetzbar.

Description

Die Neuerung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bodenbeprobung mittels eines fahrbaren Probennehmers in Verbindung mit der Aufzeichnung des Probenahmeverlaufes mittels GPS.

Üblicherweise werden Bodenproben, neben veralteten von Hand betätigten Probenziehern, heute mittels an Fahrzeuge angebauten Probenehmern oder mittels Nachlaufgeräten für Zugfahrzeuge genommen. Dabei sind für die Beprobung des Oberbodens, ca. bis 30/40 cm Tiefe, auch Lösungen bekannt, die während der Fahrt die Probennahme durchführen. Für die Beprobung des Bodens bis 90 cm Tiefe sind ausschließlich Geräte im Einsatz, die bei Stopp des Fahrzeuges arbeiten können (Marktübersicht in: profi magazin für agrartechnik 10, 1997, S. 52ff).

Seit Jahren wird, gleichgültig ob manuelle oder maschinelle Probennahme, über die Probenverteilung und die Aussagekraft der Proben für den beprobten Schlag diskutiert. Die Proben können nach verschiedenen Systemen gezogen werden.

Die gängisten Probenahmesysteme sind

- Diagonal- oder Streifenbeprobung, mit Aufteilung des Schlages in lange schmale Beprobungseinheiten,
- Rasterbeprobung, wobei der zu beprobende Schlag mit einem Raster überzogen wird, so daß jedes Raster eine Beprobungseinheit bildet, und
- Fensterbeprobung, wobei auf dem zu beprobenden Schlag ein willkürlich angelegtes Beprobungsfenster angelegt wird.

Aus diesen Beprobungssystemen ergeben sich spezifische Schwierigkeiten bei der Wiederfindung des Probenahmepunktes bei traditioneller Probenahme. Während der Probenehmer sich bei der Diagonal- oder Streifenbeprobung an örtlichen Gegebenheiten noch hilfsweise orientieren kann, ist bei Raster- und Fensterbeprobung nur eine sehr ungenaue Wiederholung der Probenahme möglich.

Mittels des seit Jahren auch im nichtmilitärischen Bereich nutzbaren globalen Positionierungssystems (GPS) über Positions- und Zeitsignale mehrerer Satelliten und mittels der zur Handhabung entwickelten Computerprogramme sind ebenfalls schon seit Jahren über GPS gesteuerte Probennahme bekannt ("Neue Wege zu Bodenproben?" in: BLW 42/23.10.93). Dabei wird zunächst mittels Umfahren der zu beprobenden Fläche und der auszugliedernden Inhomogenitäten die Fläche aufgenommen. Danach errechnet die Software die zufälligen Probennahmestellen nach dem gewünschten Zufallsprinzip (gleiche Flächen oder ungleiche Flächen). Es ist natürlich auch möglich von vorhandenen Daten auszugehen und diese der Software als Berechnungsgrundlage einzugehen bzw. diese Daten mit der tatsächlich jetzt vorhandenen Fläche abzugleichen (Wechsel von Gewässerläufen, neu angelegte Düngefenster u. ä.). Die am Display vorgegebenen Probennahmestellen werden nunmehr nacheinander angefahren. Beim Erreichen einer Probennahmestelle hält der Fahrer das Fahrzeug an und nimmt die Probe. In dieser Zeit ermittelt GPS diesen Standort. Dabei wird bei 1 minütiger Standzeit etwa eine Genauigkeit von 2 Metern erreicht. Die Probe wird anschließend mit den Daten der Probennahme versehen und im Ergebnis entsteht noch eine Liste und eine Feldkarte mit den eingezeichneten Probennahmestellen. Damit sind viele Schwierigkeiten der traditionellen Porbenahme beseitigt und es können die früheren Probenahmestellen wieder angefahren werden. Dabei bleibt dies aber aufwendig und ungenau, da ja erst nach Halt des Fahrzeuges die Position bestimmt wird und der Probenehmer seinen Ist-Standort erfährt, diesen mit dem anzufahrenden Soll-Standort vergleichen kann und bei Abweichung ein erneutes Anfahren notwendig wird.

Es sind aber damit prinzipiell verschiedene Probenahmesysteme mit den oben genannten Schwierigkeiten realisierbar.

Für die Mischprobe nach dem Zufallsprinzip (jede gezogene Probe soll der gleichgroßen Teilfläche eines Schlages entsprechen und der Schlag soll homogen sein) muß ja zunächst die Gesamtfläche des zu beprobenden Schlages bekannt sein. Danach muß die erforderliche Zahl an Proben bestimmt werden und schließlich muß diese Anzahl Proben möglichst gleichmäßig über den zu beprobenden Schlag verteilt werden. Zusätzlich sind noch Inhomogenitäten jeder Art (Bodenart, eingeschlossenes Biotop, Wasserläufe u. ä.) bei den Ermittlungen auszuklammern.

Darüber hinaus ist eine Einzelprobennahme und Auswertung an ständig gleichen Probennahmestellen möglich.

Weiterhin ist eine Probennahme nach den vorhanden Erträgen der vergangenen Jahre möglich.

Nachteilig am Stand der Technik bleibt trotz der vorgeschlagenen und erreichten Verbesserungen, daß zur Probennahme das Fahrzeug angehalten werden muß, obwohl Probennahmen während der Fahrt ohne Feststellung der Koordinaten des Probepunktes für die Oberbodenbeprobung schon lange bekannt sind. Der Probenehmer erfährt erst nach dem Anhalten über die Bestimmung seines Ist- Standortes seine tatsächliche Abweichung vom anzufahrenden Soll-Standort, danach muß er einen Vergleich Ist-Standort zu Soll-Standort durchführen und bei Abweichung voneinander erneut den vorgegebenen Soll-Standort mit nachfolgendem Vergleich anfahren und diese Prozedur eventuell mehrfach wiederholen. Dadurch entsteht ein unvertretbarer Zeitmehraufwand mit Mehrkosten, die insbesondere beim Übergang zu einer zu bezahlenden Nutzung der Satelitensignale sich noch vervielfachen werden. Selbstverständlich regt dieses zeitaufwendige mehrfache Anfahren und Abgleichen dazu an, daß die Anforderungen an die Treffgenauigkeit des Soll-Standortes aus Kostengründen so gering wie möglich gehalten werden. Damit sind aber die möglichen Vorteile und Verbesserungen einer durch GPS unterstützen Probenahme hinfällig, weil nur mit hohem Kosten- und Zeitaufwand erreichbar, und die bekannten Geräte zur Oberbodenbeprobung, welche die Probennahme währen der Fahrt bereits erlauben, sind nicht einsetzbar.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Bodenbeprobung mittels eines fahrbaren Probennehmers in Verbindung mit der Aufzeichnung des Probenahmeverlaufes mittels GPS zu schaffen, wobei dessen Koordinaten überwacht werden, um jederzeit die Probenahmepunkte lokalisieren zu können und um Dünge-, Pflanzenschutz- und/oder Bodenbearbeitungsmaßnahmen gezielter durchführen zu können, der beim Erreichen der für eine Probennahme gespeicherten Koordinaten zur Probennahme aktiviert wird und die Registrierung dieser Probennahme, daß die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ausschließt und dem Probenehmer ständig seine Position, auch in Bezug zur nächsten anzufahrenden Probenahmestelle angibt und über einen Bildschirm überwacht, wodurch Zeit- und kostenaufwendige mehrfache Anfahrten eines Probenahmepunktes vermeidet.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß alle Verfahrensschritte während der Fahrt ohne Stopp bei der jeweiligen Probennahme bei gleichzeitiger ständiger Aufzeichnung des Standortes bzw. der Fahrstrecke ablaufen, der Standort bzw. die Fahrstrecke ständig mit dem zu erreichenden nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt verglichen wird und der Probenehmer ständig aktualisierte Hinweise für die weitere Fahrt und das Treffen des nächsten anzufahrenden Probenahmepunktes erhält und das nach der jeweiligen erfolgreichen Probenahme ein Signal ausgelöst wird, um die Probe zu markieren und auf den nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt zu leiten oder bei Nichttreffen des Probenahmepunktes diese Probe von der Bewertung auszuschließen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Zeit für die Probennahme verkürzt wird, damit die Kosten gesenkt werden und daß für bekannte Probennehmer mit Probenahme während der Fahrt die Nutzung des GPS- Systems ermöglicht wird. Damit entfallen sowohl Investitionskosten für neue Probennahmegeräte, denn diese vorhandenen Geräte können nachgerüstet werden, als auch für neue GPS-Systeme, denn es können die für Mähdrescher, Vollerntemaschinen oder Düngerstreuer schon bekannten GPS-Systeme mit softwareseitiger Weiterbildung für die Probenahme eingesetzt werden. Mit diesem fahrenden und ständig abgleichenden Probenahmesystem ist ein exaktes Treffen vorheriger oder erstmalig bestimmter Probenahmepunkte kostengünstig durchführbar und damit umfassend möglich. Aber auch für Geräte mit Probenahme im Stillstand des Zugfahrzeuges ist die Erfindung für die exakte Auffindung des Probenahmepunktes einsetzbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Streifenbeprobung,

Fig. 2 Rasterbeprobung und

Fig. 3 Fensterbeprobung.

Mittels des seit Jahren auch im nichtmilitärischen Bereich nutzbaren globalen Positionierungssystems (GPS) über Positions- und Zeitsignale mehrerer Satelliten und mittels der zur Handhabung entwickelten Computerprogramme wird ein an sich bekanntes Probenahmegerät, das die Bodenproben während der Fahrt nehmen kann, über GPS ständig in seiner Position verfolgt und seine Bewegung durch Korrekturhinweise auf einem bekannten Display gesteuert. Bei erstmaligem Einsatz des GPS-Systems auf dem zu beprobenden Schlag muß zunächst mittels Umfahren der zu beprobenden Fläche und der auszugliedernden Inhomogenitäten die Fläche aufgenommen und rechentechnisch zugänglich als Schlag-Datei gespeichert werden.

Dazu wird entlang der Grenze 1 des Schlages nach Fig. 1, 2 oder 3 der zu beprobende Schlag umfahren. Steht bereits eine Schlag-Datei aus vorhergehenden Beprobungen, Ertragsmessungen bei der Ernte oder aus Düngergaben zur Verfügung, so wird diese Schlag-Datei zur Grundlage der Beprobung herangezogen. Diese Daten sind nötigenfalls mit der tatsächlich jetzt vorhandenen Fläche abzugleichen (Wechsel von Gewässerläufen, alte Düngerfenster 4, neu angelegte Düngefenster 4' u. ä.). Dazu sind diese Besonderheiten als Fenster 4 und 4' nach Fig. 3 durch Umfahren flächen- und lagemäßig zu erfassen und die Schlag-Datei entsprechend rechentechnisch zu korrigieren.

Je nach Aufgabenstellung bei der Beprobung errechnet danach die Software die notwendigen Probennahmestellen.

Nach Fig. 1 wird eine wenig repräsentative Streifenbeprobung in den Fahrgassen 2 in Bearbeitungsrichtung des Schlages durchgeführt. Dabei liegen die Probenahmepunkte auf den Streifen.

Nach Fig. 2 wird eine Rasterbeprobung durchgeführt, wobei der gesamte Schlag in gleiche Flächen mittels eines Rasters eingeteilt wird. Dabei liegen die Probenahmepunkte auf den Kreuzungspunkten der jeweiligen Rasterlinien 3.

Nach Fig. 3 wird eine Fensterbeprobung durchgeführt. Dabei liegen die Probenahmepunkte innerhalb der Fenster 4/4' des Schlages. Diese Beprobungsart ist nur für Projektbeprobungen geeignet und hat keine Aussagekraft für den gesamten Schlag. Nach gleichem Prinzip wird aber auch der Ausschluß dieser Fenster 4/4' von der Beprobung des Schlages durchgeführt.

Danach fordert die Software den Fahrer auf, den rechentechnisch ermittelten von seinem Standort aus ersten Probenahmepunkt der Gesamtbeprobung anzufahren. Während dieser Fahrt wird seine Position ständig auf dem Display angezeigt und aufgezeichnet. Sein Standort bzw. seine Fahrstrecke werden ständig mit dem jeweils anzufahrenden Probenahmepunkt verglichen und der Probenehmer erhält auf dem Display ständig aktualisierte Hinweise für die weitere Fahrt und das Treffen des nächsten anzufahrenden Probenahmepunktes. Nach der jeweiligen erfolgreichen Probenahme wird ein Signal ausgelöst, um die Probe zu markieren und den Probenehmer auf den nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt zu leiten. Sollte die Probe trotzdem außerhalb des Probenahmepunktes gezogen worden sein, wird sie durch gleiches Signal von der Probenbewertung ausgeschlossen.

Die dazu benötigten GPS-System-Beprobungseinrichtungen sind rechentechnisch so ausgebildet, daß entweder vorhandene Ertrags- oder Düngermengenmeßsysteme rechentechnisch modifiziert und mit einer Beprobungseinrichtung genutzt werden können oder daß speziell für die Probenahme angeschaffte GPS-Systeme rechentechnisch modifiziert und mit einer Ertrags- oder Düngermengenmeßeinrichtung gekoppelt werden können.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Zeit für die Probennahme verkürzt wird, damit die Kosten gesenkt werden und daß für bekannte Probennehmer mit Probenahme während der Fahrt die Nutzung des GPS- Systems ermöglicht wird. Damit entfallen sowohl Investitionskosten für neue Probennahmegeräte, denn diese vorhandenen Geräte können nachgerüstet werden, als auch für neue GPS-Systeme, denn es können die für Mähdrescher, Vollerntemaschinen oder Düngerstreuer schon bekannten GPS-Systeme mit softwareseitiger Weiterbildung für die Probenahme eingesetzt werden. Mit diesem fahrenden und ständig abgleichenden Probenahmesystem ist ein exaktes Treffen vorheriger oder erstmalig bestimmter Probenahmepunkte kostengünstig durchführbar und damit umfassend möglich.

Somit kann eine Messung des Schlages in Abhängigkeit vom jeweiligen Standort auf dem Schlag von den Erträgen über den Bodenzustand bis zur Düngung realisiert werden und damit eine Optimierung der Nutzung, insbesondere der Düngung, in Abhängigkeit vom jeweiligen Standort auf dem Schlag nach den ermittelten Erträgen und dem Bodenzustand realisiert werden. Damit sind die Ursachen für geringe Erträge dem jeweiligen Standort auf dem Schlag konkret zuzuordnen und durch auf den jeweiligen Standort bezogene Maßnahmen zu beseitigen.

Selbstverständlich ist die beschriebene Erfindung auch an Probenehmern einsetzbar, die zur Probenahme stehen bleiben müssen, so daß auch diese Geräte exakt auf den Probenahmepunkt anfahren und danach im Stillstand des Zugfahrzeuges die Probe ziehen.

Claims

Verfahren zur Bodenbeprobung mittels eines fahrbaren Probennehmers in Verbindung mit der Aufzeichnung des Probenahmeverlaufes mittels GPS, dessen Koordinaten überwacht werden, der beim Erreichen der für eine Probennahme gespeicherten Koordinaten zur Probennahme aktiviert wird und Registrierung dieser Probennahme, um jederzeit die Probenahmepunkte lokalisieren zu können und um Dünge-, Pflanzenschutz- und/oder Bodenbearbeitungsmaßnahmen gezielter durchführen zu können, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Verfahrensschritte während der Fahrt ohne Stopp bei der jeweiligen Probennahme bei gleichzeitiger ständiger Aufzeichnung des Standortes/der Fahrstrecke ablaufen, der Standort bzw. die Fahrstrecke ständig mit dem zu erreichenden nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt verglichen wird und der Probenehmer aus diesem Vergleich ständig aktualisierte Hinweise für die weitere Fahrt und das Treffen des nächsten anzufahrenden Probenahmepunktes erhält,
daß nach der jeweiligen erfolgreichen Probenahme ein Signal zur Markierung der genommenen Probe ausgelöst und zum Umschalten auf den nächsten anzufahrenden Probenahmepunkt ausgelöst wird und
daß bei nicht oder fehlerhaftem Treffen des Probenahmepunktes die Probe entsprechende verworfen wird.