Einsatz von GPS für ein optimiertes Herden - Raumberg

Einsatz von GPS für ein optimiertes
Herden- und Landschaftsmanagment
Thomas Guggenberger, Albin Blaschka
Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein
Raumberg 38, A 8952 Irdning, Österreich
Einleitung
Im Zuge des Projektes AGRAM („Innovatives Almmanagement durch
gezielte Beweidung mit Schafen zur nachhaltigen Bewirtschaftung der
alpinen Kulturlandschaft“) am Lehr- und Forschungszentrum für
Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein werden im Gebiet des Hauser
Kaiblings (Gemeinde Haus im Ennstal, Steiermark, Österreich; 47,40° N
13,76° E) Untersuchungen zu Landnutzung und Landschaftserhalt im
Berggebiet durchgeführt. Kern des Projektes ist eine Schafherde von ca.
800 Tieren, die von einem Hirten begleitet im Gebiet weidet. Um Fragen
des Weidemanagements und Vegetationsökologie effizient beantworten zu
können, werden neben anderen Erhebungen die Position und die
Aufenthaltsdauer der Schafherde in Abhängigkeit von der Tageszeit
erhoben. Sie dienen unter anderem dazu, die Intensität der Beweidung
und Bewegungsmuster der Herde festzustellen (siehe Abbildung 1).
Geräte
Zwei Schafe wurden mit jeweils einem mobilen GPS-Empfänger
ausgestattet,
(Vectronic
Aerospace
http://www.vectronicaerospace.com). Das verwendete Modell ist das GPS Collar Plus (siehe
links, Abbildung 2). Einer der beiden Sender ist zusätzlich fähig, die
gemessene Position über GSM zu übermitteln. Die GPS-Empfänger
werden mit einem Halsband an den jeweiligen Tieren befestigt, die
Position wird jede halbe Stunde gespeichert. Das Halsband ohne GSM
Sendeeinrichtung wird bei routinemäßigen Wiegungen der Tiere alle vier
Wochen mit Hilfe eines Laptops und der vom Erzeuger gestellten Software
im CSV-Format (Position als Latitude/Longitude/WGS 84, Uhrzeit, Datum)
ausgelesen. Ein Akkuwechsel ist während einer Weidesaison (Ende Mai bis
Mitte September) mit dieser Messfrequenz nicht notwendig.
Datenverarbeitung
Die per GSM und über die Software gesammelten Daten im CSV-Format
wurden in eine PostgreSQL Datenbank mit installierter PostGISErweiterung (PostgreSQL Global Development Group, 2008; Refractions
Research Inc., o.J.) über ein einfaches Skript importiert und dort die
Koordinaten in ein Punktobjekt umgewandelt. Dabei erfolgte eine
grundsätzliche Prüfung auf Korrektheit und Plausibilität.
Die in einer Weidesaison mit den zwei GPS-Empfängern gesammelte
Datenmenge ist nicht groß, die Grundtabelle umfasst ca. 10 000
Datensätze.
Daher war es möglich, alle weiteren Auswertungen wie Projektion in das
verwendete UTM 33N Koordinatensystem (EPSG: 32633) und Abstands/Streckenberechnungen
direkt
über
Datenbank-Views
mit
der
entsprechenden Funktionalität von PostGIS zu realisieren. Weitere
Analysen und Berechnungen wurden soweit möglich ebenfalls über
Datenbank-Views direkt in der Datenbank oder über die Schnittstellen der
Statistik-Software R (www.r-project.org) und realisiert. Das DatenbankManagement (PostgreSQL/PostGIS) erfolgt über das Frontend PgAdmin III
(www.pgadmin.org). Die Visualisierung bzw. Kartendarstellung erfolgte
hauptsächlich mit dem Programm QGIS (www.qgis.org; siehe Abbildung
3). Die Weidedichtekarte (Abbildung 4) wurde unter ArcGIS 9.2 mit der
Spatial Analyst – Extension der Firma ESRI erstellt.
Die hauptsächlich eingesetzten Programme (PostgreSQL/PostGIS,
PgAdmin III, R, QGis) sind alle Open Source und auf allen gängigen
Plattformen und Betriebssystemen (GNU/LINUX, Mac, Windows)
einsetzbar. Die PostgreSQL Datenbank auf einer entsprechenden
Serverplattform als zentrale Komponente ermöglicht weiters ein
einwandfreies Mehrbenutzersystem nicht nur in einem lokalen Netzwerk,
sondern eine weltweit verteilte Zusammenarbeit, eine entsprechende
Internetverbindung vorausgesetzt.
Abbildung 1: Die Erhebung der Position und damit verbunden der Aufenthaltsdauer in den unterschiedlichen Bereichen einer Weide ist
eine Grundvoraussetzung für Untersuchungen zum Weide- und Herdenmanagement im Projekt AGRAM
Abbildung 2: Ein Schaf mit GPS-Halsband: Der untere Teil stellt den
Akku dar, der eigentliche GPS-Empfänger befindet sich oben im
Genickbereich.
Analyse
Aus den Positionsdaten werden Dichtekarten, Aufenthaltsdauer in
bestimmten Bereichen, und Zuggeschwindigkeit der Herde berechnet.
Zusammen mit weiteren Daten zu Gelände, Vegetation, Futteranalysen
oder auch Gewichtsentwicklung der Tiere, bilden diese gewonnenen
räumlichen Daten eine Grundlagen für die weitere Entwicklung eines
optimierten Weide- und Landschaftsmanagements. Die Weidedichtekarte (Abbildung 4) zeigt deutliche „Hot Spots“ der Beweidung (rote
Bereiche; grün zeigt eine niedrige Intensität, gelb eine mittlere): Um
eine Überweidung zu vermeiden, ist bei der weiteren Planung darauf
Rücksicht zu nehmen. Andererseits geben diese Nutzungsmuster, die
auch durch die Landschaft/Morphologie bestimmt werden, wertvolle
Hinweise für ein zukünftiges integriertes Landnutzungskonzept. Ein Ziel
des Projektes ist auch, Verbuschungen und Wiederbewaldung und damit
eine Degeneration der Kulturlandschaft hintan zu halten, wo die
gewonnen Daten wertvolle Hilfe leisten.
Abbildung 4: Visualisierung der Daten: Weidedichte anhand
der Aufenthaltsdauer der Schafe, erstellt mit ArcGIS 9.2
mit der Spatial Analyst Erweiterung.
Abbildung 3: Visualisierung der Daten: Hier sind die Bewegungen
der Herde an drei unterschiedlichen Tagen dargestellt, jede Farbe
entspricht einem Tag. Ein Maßstab findet sich in der rechten oberen
Ecke des Bildes.
Kontakt:
Mag. Thomas Guggenberger*, MSc und Mag.rer.nat. Albin Blaschka
Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein
Raumberg 38
A 8952 Irdning
Österreich
* Mail:
[email protected]
Tel.: +43682/22451-380