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문제 정의
- 수확량 모니터링 시스템 개발과 함께 이루어져야 할 것이 수확량 정보의 공간 변이성 해석이다. 본 실험은 논 포장에서의 수확량의 공간 변이성과 한계수확량 및 수분함량이 수확량에 미치는 영향을 알아보기 위하며 수행되었다.
- 일정 포장 내에서의 수확량을 통계학적, 공간 통계학적 변이 해석을 통해 필지별 한계 수확량 변이를 확인해야 하며, 특히 수분함량이 수확량에 미치는 영향을 측정 및 조사해야 할 필요가 있다. 본 실험은 위와 같은 논 포장에서의 수확량의 공간변이성과 한계수확량 및 수분 함량이 수확량에 미치는 영향을 알아보기 위하며 수행되었다.
제안 방법
- 2002년 10월 서울대학교 부속 실험농장 소재의 두 기계 이앙 재배 답작 포장(0.2 ha)과, 전북 김제 만경평야 소재의 두 직파재배 포장(0.4 ha)에서 구획별 수확량 정보를 획득 한 후 각 포장별로 통계분석을 통해서 포장 내의 수량변이를 조사 및 해석하였다. 그리고 각 포장의 수확작업 시 구획 별로 샘플을 획득하여 수분함량을 즉정한 후 수분함량 보정 전과 보정후의 수량을 비교 분석하고, 수분함량과 수확량에 대한 비교 분석과, 수분함량 지도를 작성하여 수확량 지도와 의 비교를 통해 수분함량과 수확량간의 관계를 조사하였다.
- 가로 11, 세로 6의 총 66구획으로 얻어진 수확량 정보를 세로 방향으로 2구획을 하나로 묶어 평균하여 4.5 m X 9 m 로 3x11 구획으로 정리하고, 가로 방향으로 2구획을 하나로 묶어 평균하여 9 m X 4.5 이로 6x6구획으로 정리하였으며, 좌우로 인접한 4구획을 통합 평균하여 9 m X 9 이로 3x6구획으로도 정리하였다. 각각에 정리된 수량정보를 GS+를 이용해 정리한 결과 표 1과 같은 공간통계 지수를 나타냈고, 그림 1은 포장1에서의 수확량 지도를 나타내고 있다.
- 5 m로 총 6><11=66개의 구획으로 구분하였다. 구획 구분을 완료한 후 각 구획별로 콤바인을 이용해 수확한 후 수작업을 통해 무게를 측정하였다. 구획별로 측정된 수확량 정보를 4.
- 8 m, 4x11=44구획으로 분할하여 수확량을 측정하였다. 구획별로 수집된 수확량 정보를 분석하여 각각의 포장에 대한 최대, 최소, 평균값과, 표준편차와 변이계수를 계산하였고(표 2), GS+를 이용해 공간의존도 분석 후 지도 작성을 실시하였다(표 3, 그림 2).
- 구획 구분을 완료한 후 각 구획별로 콤바인을 이용해 수확한 후 수작업을 통해 무게를 측정하였다. 구획별로 측정된 수확량 정보를 4.5 m X 4.5 m, 6x11=66구회 4.5 m x 9 m, 3><11= 33구획, 9 m x 4.5 m, 6x6=36구획, 9 m x 9 m, 3x6=18구획으로 각각 조정한 후 GS+ 소프트웨어를 이용해 공간의존도 해석 및 지도 작성을 하여 각각의 결과를 비교분석 하였다. 포장 내 수확량의 변이를 해석하기 위해서 2002년 10월 서울대학교 부속 실험농장 소재의 두 기계이앙 재배 답작 포장(0.
- 4 ha)에서 구획별 수확량 정보를 획득 한 후 각 포장별로 통계분석을 통해서 포장 내의 수량변이를 조사 및 해석하였다. 그리고 각 포장의 수확작업 시 구획 별로 샘플을 획득하여 수분함량을 즉정한 후 수분함량 보정 전과 보정후의 수량을 비교 분석하고, 수분함량과 수확량에 대한 비교 분석과, 수분함량 지도를 작성하여 수확량 지도와 의 비교를 통해 수분함량과 수확량간의 관계를 조사하였다.
- 또한 곡물수분함량의 수량기여도 공간 해석을 위해 각 포장의 수확작업 시 구획별로 샘플을 획득하여 수분함량을 측정한 후 수분함량 보정전과 보정후의 수량을 비교 분석하고, 수분함량과 수확량에 대한 비교 분석과, 수분함량 지도를 작성하여 수확량 지도와의 비교를 통해 수분함량과 수확량 간의 관계를 조사하였다.
- 정보를 획득하였다. 서울대학교 부속 실험농장의 0.2 ha 답작 포장 2개(포장 1, 2)에서 2002년도에 공시품종 추청벼로 이앙재배가 이루어졌으며, 포장 1에는 기비 시용 시 토양검정에 의한 변량시비 처리를 하였다. 전북 김제 만경평야 소재의 0.
- 포장 2는 작물시험장 표준재배법에 준하여 재배하였으며, 공시품종은 추청벼 였다. 수확작업은 4.5 m X 4.5 m로 구획을 총 66구획으로 나누어 실시하였으며, 콤바인을 이용해 구획별로 수확 후 전부 하역하여 무게 측정과 수분함량 측정이 이루어졌다.
- 곡물 수분함량의 수량 기여도에 대한 해석은 위에서 기술했던 서울대학교 부속농장의 포장 1과 김제에서 2002년에 포장 3, 직파재배포장에서 얻어진 수량과 수분함량 데이터를 이용하였다. 우선 수분함량 보정이 전의 수량과 수분함량에 대한 분석 및 지도화를 한 후, 수분함량 보정 후의 정조 수량과 비교하여 수분함량이 수확량에 미치는 영향에 대해서 조사하였다.
- 콤바인을 이용해 지점별로 벼 수확량을 측정해 수확량의 공간 변이를 확인하기 위해 2002년 10월 서울대학교 부속실험농장 소재 중묘 기계이앙 재배 답작포장(0.2 ha) 두 포장을 포장 주위의 3 m 가량은 변두리로 제외한 후 4.5 m X 4.5 m로 총 6><11=66개의 구획으로 구분하였다. 구획 구분을 완료한 후 각 구획별로 콤바인을 이용해 수확한 후 수작업을 통해 무게를 측정하였다.
- 4 ha 답작 포장(포장 3)에서는 2001년도에 공시품종 삼천벼를 이용한 이앙재배가, 2002년에는 공시 품종 남평벼를 이용한 담수직파재배가 이루어졌으며, 2002년 재배 시는 수비 시용 시 토양검정에 따른 변량시비 처리를 하였다. 포장 1, 2는 4.5 m X 4.5 m, 6×11=66구획으로, 포장 3은 8.9 m X 9.8 m, 4x11=44구획으로 분할하여 수확량을 측정하였다. 구획별로 수집된 수확량 정보를 분석하여 각각의 포장에 대한 최대, 최소, 평균값과, 표준편차와 변이계수를 계산하였고(표 2), GS+를 이용해 공간의존도 분석 후 지도 작성을 실시하였다(표 3, 그림 2).
- 5 m, 6x6=36구획, 9 m x 9 m, 3x6=18구획으로 각각 조정한 후 GS+ 소프트웨어를 이용해 공간의존도 해석 및 지도 작성을 하여 각각의 결과를 비교분석 하였다. 포장 내 수확량의 변이를 해석하기 위해서 2002년 10월 서울대학교 부속 실험농장 소재의 두 기계이앙 재배 답작 포장(0.2 ha)과, 전북 김제 만경평야 소재의 두 직파재배 포장(0.4 ha)에서 구획별 수확량 정보를 획득한 후 각 포장별로 통계분석을 통해서 포장 내의 재배 방법에 따른 수량 변이를 조사 및 해석하였다.
대상 데이터
- 그러므로 수분함량은 수확량 정보 획득에 있어서 매우 중요한 사항이다. 곡물 수분함량의 수량 기여도에 대한 해석은 위에서 기술했던 서울대학교 부속농장의 포장 1과 김제에서 2002년에 포장 3, 직파재배포장에서 얻어진 수량과 수분함량 데이터를 이용하였다. 우선 수분함량 보정이 전의 수량과 수분함량에 대한 분석 및 지도화를 한 후, 수분함량 보정 후의 정조 수량과 비교하여 수분함량이 수확량에 미치는 영향에 대해서 조사하였다.
- 실험에 이용된 포장은 서울대학교 부속 실험농장에 소재한 답작 포장으로 55.5 m X 35 m로 약 0.2 ha의 면적으로 두포장이 실험에 사용되었다. 2002년 5월 기계이앙 하였고, 포장 1은 기비에서 토양 검정에 따른 변량처리로 비료살포가 되었으며 기비 이외의 분얼비와 수비 그 외 재배에서는 작물시험장 수도표준재배법에 준하였다.
- 2002년 5월 기계이앙 하였고, 포장 1은 기비에서 토양 검정에 따른 변량처리로 비료살포가 되었으며 기비 이외의 분얼비와 수비 그 외 재배에서는 작물시험장 수도표준재배법에 준하였다. 포장 2는 작물시험장 표준재배법에 준하여 재배하였으며, 공시품종은 추청벼 였다. 수확작업은 4.
- 한계 수확량 변이의 공간해석을 위해 총 4개 포장의 수확량 정보를 획득하였다. 서울대학교 부속 실험농장의 0.
이론/모형
- 2 ha의 면적으로 두포장이 실험에 사용되었다. 2002년 5월 기계이앙 하였고, 포장 1은 기비에서 토양 검정에 따른 변량처리로 비료살포가 되었으며 기비 이외의 분얼비와 수비 그 외 재배에서는 작물시험장 수도표준재배법에 준하였다. 포장 2는 작물시험장 표준재배법에 준하여 재배하였으며, 공시품종은 추청벼 였다.
성능/효과
- Range값은 규모가 작고 한 구획 넓이가 좁은 포장 1, 2의 경우는 10이 조금 넘는 수치를 나타냈고, 포장 3의 경우 30 이상의 값을 나타냈다. 각 포장 수확량의 최대, 최소값을 비교해보면 모두 300 kg/10a이상의 변이가 나타남을 알 수 있으며, 표준편차도 60이상이 나타났다. 포장 내 수량의 변이를 나타내기 위해 구한 변이계수를 보면 토질이 좋은 김제에서 포장 내 변이가 비교적 적게 나타나는 이앙 재배를 한 2001년의 경우가 편차가 가장 적어서 7.
- 결과를 검토하여 보았을 때 우선 샘플링 결정에 이용되어야 할 것이 Range 값인데 Range 값은 대부분 10이상의 값을 나타냈으며, 실험포장보다 넓은 포장에서 실험을 수행한 경우는 터 높게 나타남을 알 수 있었다. 정확한 수확량 지도작성을 위해서는 샘플링 간격을 죄소화 하는 것이 효과적일 것이나 콤바인의 예취 폭과 포장면적을 고려하여 조절해야 할 것이다.
- 결과를 검토하여보면 두 포장 모두 샘플링 면적이 가작 작은 4.5 m X 4.5 m 구획일 경우가 Q값과 if 값을 함께 비교했을 때 가장 공간의존도가 높게 나타남을 알 수 있었다. 그리고 짧은 방향으로 두 개의 구획을 통합한 4.
- 5 m 구획일 경우가 Q값과 if 값을 함께 비교했을 때 가장 공간의존도가 높게 나타남을 알 수 있었다. 그리고 짧은 방향으로 두 개의 구획을 통합한 4.5 m X 9 이의 경우도 높은 공간의존도 값을 나타내는 것을 알 수 있으며, 4.5 m X 4.5 m 샘플링 시와 Sill값과 range 값에서도 어느 정도 유사성을 나타냈고, 지도에서 보았을 때도 가장 유사한 형태를 나타내고 있다. 긴 방향으로 두 개의 구획을 통합한 9 m X 4.
- 수원의 실험포장에서는 수확 전 매우 건조한 기상상태가 계속되어 건조도가 매우 높아서 낮은 수분함량 분포를 보였으며, 이로 인해 수분함량 보정 전후의 수확량이 평균적인 수치와 공간적으로 큰 차이를 나타내지 않았다. 김제의 농가 포장에서는 수확 전에 잦은 강우로 인해서 수분함량이 24% 이상으로 나타났으며, 이로 인하여 수확량 평균이 수분 함량보정 후 l0a당 100 kg가까이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 그러나 수분함량 자체의 포장 내 변이가 크지 않으므로 수확량의 공간의존도에 대한 변화는 크지 않았다.
- 변량시비 처리가 실시된 포장의 경우 같은 조건에서 일반 시비로 재배된 포장에 비해서 수량은 비슷하나 변이는 적게 나타남을 알 수 있었다. 각 포장내의 변이의 크기는 일반적으로 평균 수확량의 절반이상의 편차를 보이고 있으므로 포 장내의 지점별 수확량의 변이는 상당하다고 판단할 수 있다.
- Sensor를 통해 얻어지는 수확량 정보는 일반적으로 수많은 점으로 이루어지기 때문에 주 후에 일정넓이의 수확량을 통합하여 통계를 낼 수 있도록 조절하면 정확한 지도 작성을 이룰 수 있을 것으로 판단되었다. 수확량 정보 통계시의한 구획의 넓이는 포장 면적에 따라서 조절이 가능하겠지만 가로 세로 길이로 봤을 때 5 m이상 15 m이하가 적당할 것으로 판단되었다.
- 정확한 수확량 지도 작성을 위해서는 샘플링 간격을 최소 화 하는 것이 효과적일 것이나 콤바인의 예취 폭과 포장면 적을 고려하여 조절해야 할 것이다. 수확량 정보를 얻을 때 한 구획의 넓이는 포장 면적에 따라서 조절이 가능하겠지만 가로 세로 길이로 봤을 때 5 m이상 15 m이하가 적당할 것으로 판단되었다.
- 각 포장 수확량의 최대, 최소값을 비교해보면 모두 300 kg/10a이상의 변이가 나타남을 알 수 있으며, 표준편차도 60이상이 나타났다. 포장 내 수량의 변이를 나타내기 위해 구한 변이계수를 보면 토질이 좋은 김제에서 포장 내 변이가 비교적 적게 나타나는 이앙 재배를 한 2001년의 경우가 편차가 가장 적어서 7.92라는 가장 적은 값을 나타냈으며, 변량시비 처리가 된 직파포장인 2002년의 경우도 수원에서 재배된 이앙재배 포장보다 적은 9.19로 나타났다. 변량시비 처리가 실시된 포장1의 경우 같은 조건에서 재배된 포장 2에 비해서 수량은 비슷하나 변이는 적게 나타남을 알 수 있었다.
후속연구
- Range 값을 기조로 유주하여 볼 때 포장구획이 10 이내외에서 결정되면 신뢰성 있는 수확량 지도를 획득할 수 있다고 볼 수 있으며, 가로와 세로의 구획길이는 차이가 나도 무관하다고 볼 수 있다. Sensor를 통해 얻어지는 수확량 정보는 일반적으로 수많은 점으로 이루어지기 때문에 주 후에 일정넓이의 수확량을 통합하여 통계를 낼 수 있도록 조절하면 정확한 지도 작성을 이룰 수 있을 것으로 판단되었다. 수확량 정보 통계시의한 구획의 넓이는 포장 면적에 따라서 조절이 가능하겠지만 가로 세로 길이로 봤을 때 5 m이상 15 m이하가 적당할 것으로 판단되었다.
- 센서를 통한 수확량 정보 획득 시마다 동시에 수분함량 측정이 되는 것이 최선이겠으나, 기술적으로 어려움이 있다면 수분함량의 포장 내 변이는 크지 않기 때문에 수확량 정보 획득과 약간의 시간적 오차가 있더라도 보정이 가능할 것이라고 생각되며, 수확량 정보가공 시에 구획별 대푯값을 얻어서 이용하는 것도 가능할 것으로 추정된다. 단, 구획별 대푯값으로 이용될 경우는 몇 번의 반복측정이 이루어져서 오차를 최소화 하여야만 보다 정확한 수확량 정보를 획득하는데 도움이 될 것이다.
- 것이라고 할 수 있다. 센서를 통한 수확량 정보 획득 시마다 동시에 수분함량 측정이 되는 것이 최선이겠으나, 기술적으로 어려움이 있다면 수분함량의 포장 내 변이는 크지 않기 때문에 수확량 정보 획득과 약간의 시간적 오차가 있더라도 보정이 가능할 것이라고 생각되며, 수확량 정보가공 시에 구획별 대푯값을 얻어서 이용하는 것도 가능할 것으로 추정된다. 단, 구획별 대푯값으로 이용될 경우는 몇 번의 반복측정이 이루어져서 오차를 최소화 하여야만 보다 정확한 수확량 정보를 획득하는데 도움이 될 것이다.
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