GPS and Precision Ag Technologies Is There Anything New? Kent Shannon Associate Director Missouri...

GPS and Precision Ag TechnologiesIs There Anything New?


Kent ShannonAssociate Director

Missouri Precision Agriculture Center


• GPS – Handheld (Low-Cost)• Handheld Computers / Software• GPS Guidance – Lightbars / Automatic• Yield Monitors• Sensors

Comparison of VariousRecreational GPS Receivers

• 12 different recreational GPS receivers and a common DGPS receiver used for precision ag applications

• Compared to a Ashtech Z-Surveyor RTK GPS receiver with a 3-10 cm horizontal accuracy

Equipment Used for Data Collection

• Recreational GPS Receivers Used– Garmin – 7 models– Magellan – 2 models– Lowrance – 1 model– Teletype Compact Flash - WAAS– Navman – iPAQ sleeve - WAAS– Starlink Invicta 210 – DGPS receiver – Coast Guard

Beacon


• Garmin – 7 models– eTrex– Geko 201 - WAAS– eTrex Legend - WAAS– eTrex Vista - WAAS– GPS 76 - WAAS– Rino 120 - WAAS– GPS III Plus


• Magellan – 2 models– Meridian GPS - WAAS– SporTrak Map - WAAS

• Lowrance iFinder - WAAS


Used PocketPCcomputers runningVisualGPSce to collectraw NMEA data

GPS receivers antennasmounted 1.88 m (74 in)apart from each other

Location for Data Collection

610 m

205 m

RTK Base Station

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Testing Pattern

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Testing Pattern – Data Used for Analysis

Methodology for Data Collection

• Tests consisted of four time periods, each on a different day.– Two days of testing were conducted at 19.1 km/hr

(11.9 mph) for 12 minutes– Two days of testing were conducted at 13.2 km/hr

(8.2 mph) for 16 minutes• Each time period receivers were tested using a

Randomized Complete Block Design

Results and Discussion

• Relative Accuracy– 95th percentile value– Mean– Standard Deviation

• Ability to acquire WAAS correction and effect on relative accuracy

Average Relative Accuracy of the Four Time Periods - 95th percentile level

4.03

2.52

2.02

2.54

1.48

1.81

3.59

0.21

1.54 1.52

4.22

2.70

0.73

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

Average

Rel

ativ

e A

ccu

racy

in

met

ers

eTrex

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120

GPSIIIPlus

Magellan Meridian GPS

Magellan SporTrak Map

Lowrance iFinder

TeleType GPS - Compact Flash

NavMan

Starlink Invicta

Note: Distance of 1.88 meters between GPS antennas taken into account

LSD (0.05) = 2.34


Average Relative Accuracy for each time period - 95th percentile level

-2.00

-1.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

27-May 29-May 5-Jun 9-Jun

Rel

ativ

e G

PS

Acc

ura

cy i

n m

eter

s

eTrex

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120

GPSIIIPlus



Lowrance iFinder


NavMan

Starlink Invicta

Average Relative Accuracy of the Four Time Periods - Mean

1.48

0.55

0.71 0.68

0.09

0.43

0.94

-0.40

0.47

0.14

1.47

0.70

-0.05

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

Average

Rel

ativ

e A

ccu

racy

in m

eter

s

eTrex

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120

GPSIIIPlus



Lowrance iFinder


NavMan

Starlink Invicta

LSD (0.05) = 1.21


Relative Accuracy - Standard Deviation

1.64

1.11

0.77

0.99

0.76

0.83

1.40

0.44

0.71

0.90

1.69

1.21

0.53

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

Average

eTrex

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120

GPSIIIPlus



Lowrance iFinder


NavMan

Starlink Invicta

Ability to Acquire WAAS Differential Correction

98.1

59.8

76.7

92.1

100.0 100.0

67.9

58.4

75.6

100.0

92.8

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Average

Per

cen

tag

e

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120



Lowrance iFinder


NavMan

Starlink Invicta

Average Relative Accuracy of the Four Time Periods - Mean

1.48

0.55

0.71 0.68

0.09

0.43

0.94

-0.40

0.47

0.14

1.47

0.70

-0.05

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

Average

Rel

ativ

e A

ccu

racy

in m

eter

s

eTrex

Geko 201

eTrex Legend

eTrex Vista

GPS76

Rino 120

GPSIIIPlus



Lowrance iFinder


NavMan

Starlink Invicta

LSD (0.05) = 1.21


Conclusions

• Recreational GPS receivers perform well if WAAS differential correction is acquired in a straight line trajectory.

• There is some differences between recreational GPS receivers.

• Further work needs to be done, i.e. contours and using external antennas.

Yield Data Collectionwith “Low-Cost” GPS Receivers

GPS76 with aGA27C External Antenna

PC/Cigarette LighterCombination Cable

Holux GM-210with Serial Connection and

Cigarette Lighter Adapter

Corn Yield Map Made With Holux GM-210 GPS and Garmin GPS76 GPS

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################################################################################################################################################################################ Corn Yield in bu/acre

# 10.2 - 44.8# 44.8 - 67.3# 67.3 - 77.3# 77.3 - 89.9# 89.9 - 109.6# 109.6 - 150

Palm OS Pocket PC

Handheld Computers

• Palm/Handspring– Zire, Tungsten,

Treo Smartphones

• Sony– CLIÉ

• Compaq/HP - iPAQ 2215• Dell Axim X5• Toshiba – e750• ASUS – A620• ViewSonic – PCV37• Zayo – A600

Farm TracMate

SST Stratus

MapShots Pocket Crops

Using Non-GPSCrop Recordkeeping Software on a PocketPC

Adding GPS for Crop Recordkeeping

Integration of FarmWorks – TracMate and SiteMate

Adding GPS for Crop Recordkeeping

SST Stratus and Summit

GPS Aided GuidanceLightbars

http://www.outbackguidance.com/product/edrivefeatures.asp

GPS GuidanceAutomatic

http://www.ravenind.com/

http://www.outbackguidance.com/product/edrivefeatures.asp

http://www.trimble.com/index.html

http://www.ravenind.com/

Yield Monitors and Controllers

CANBus

http://www.fieldstar.com/assets/clipart/zippedimages/fs011.zip

Aerial Photograph from June 20, 2003 used forDevelopment of Sidedress Nitrogen Application and Zones Developed

117 119 107 107 126 125 104 104 87 97

119 123 109 107 135 155 148 114 95 99

106 110 120 116 109 127 138 126 104 103

107 110 111 109 111 105 100 116 104 95

120 123 123 133 126 144 144 98 114 107 105

121 115 122 125 129 122 127 108 103 103 102

117 129 127 125 121 126 121 117 102 98 93

121 128 126 126 138 125 120 129 113 110 96

134 136 137 137 130 121 109 121 123 108 97 96

119 124 127 131 127 127 118 126 123 106 100 99

134 136 135 123 134 125 136 121 109 117 105 102

134 127 140 138 141 131 133 122 118 116 105 103

133 142 143 137 138 132 127 128 124 121 113 106

131 144 143 143 139 135 134 117 114 112 108 107

137 135 156 141 135 150 140 126 124 108 106 105

150 151 157 150 148 153 146 113 110 112 111 103

148 142 162 164 154 137 151 129 121 113 104 105

138 144 159 161 145 145 148 137 113 108 110 105

151 168 146 163 144 143 141 154 126 102 102 99

168 177 167 166 140 138 133 156 135 115 111 104

Field Boundary

Zones Developed for Sidedress Nitrogen Application1234

Greenness Value of Corn

Zone Greenness Ratio Nitrogen Rate Based on Greenness Ratio1 1.07 1222 1.03 763 1.11 1684 1.04 87

Greenness Ratio =Greenness of Nitrogen Sufficient Plots

Greenness of Nitrogen Deficient Plots

Nitrogen Rate = (-1249 + 1295 (Greenness Ratio)) x 0.89

Formula based on research by Scharf and Lory,Calibrating Corn Color from Aerial Photographs to Predict Sidedress Nitrogen NeedAgron. J. 94:397-404 (2002)

y = -873.83x + 857.7

R2 = 0.5972

0

50

100

150

200

250

0.7 0.8 0.9 1

relative SPAD at V7 to V9

EO

NR

y = -8.6006x + 484.88

R2 = 0.53390

50

100

150

200

250

30 35 40 45 50 55 60

absolute SPAD at V7 to V9

EO

NR

Research Data from Scharf Used to Calculate EONRFrom Chlorophyll Meter from June 19, 2003

In Zone 4, in-field information from a SPADmeter was used to calculate a side-dressamount of nitrogen of 150 lbs/acre

444144444

111444

111444444

14414444

114444

11144444444

144

3

4411444

144444

132232222

33222

3322222233

3333333333

3333

4

Field Boundary

Nitrogen Rate in lbs/acre75120150

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Field Boundary

2003 Corn Yield in bu/acre# 5.06 - 48.68# 48.68 - 84.98# 84.98 - 112.84# 112.84 - 136.11# 136.11 - 159.94# 159.94 - 242

Plots to be Considered for Yield Data Analysis

Average Yield of Each Zone Analyzed

108.7

121.9

137.5

112.1117.9

112.3

141.3

153.3

119.3

127.2

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

1 2 3 4 All Zones

Zone

Yie

ld in

bu

/ac

re

Sidedress Nitrogen Application Based on Crop Color Pre-Plant Nitrogen Application

LSD (0.05) = 11.12

LSD (0.05) = 10.66

LSD (0.05) = 7.76

LSD (0.05) = 8.00

LSD (0.05) = 4.60

Zone N Saved per Acre Yield Difference in bu/ac Dollars Saved per Acre1 -35.0 0 $9.802 -79.2 -17.7 -$20.303 -4.9 -14.6 -$33.684 -5.0 0 $1.40

All Zones -25.8 -9.4 -$15.32

Economics of the Nitrogen Management Strategies

Used $0.28/lb for Nitrogen and $2.40/bu for Corn

Where are we going from here?

Using the relationship of theamount of biomass to

nitrogen need

http://www.greenseeker.com/greenseeker-home.html

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GPS and Precision Ag Technologies Is There Anything New? Kent Shannon Associate Director Missouri...

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