TELKOM NIKA , Vol.12, No .2, June 20 14 , pp. 475~4 8 4   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v12i2.1982    475      Re cei v ed  Jan uary 8, 2014;  Re vised Ma rch 26, 2014; A c cepted Ma 11, 2014   Weed Control Decision Support System Based on  Precision Agriculture Approach        Rizky  Muly Sampurno* 1 , Kudang  Bor o  Seminar 2 , Yuli  Suharnoto 3   Information T e chn o lo g y  for Natura l Reso ur ces Mana gem ent, Bogor Agr i cultura l  Univ er sit y , BIOT ROP  Camp us, Jl. Ra ya T a jur Km.  6, Bogor, Indo nesi a , Ph./F ax: + 62 251 3 560 77/38 14 16    Department o f  Mechanic a l a nd Bios ystem  Engi neer in g,  Bogor Agr i cultur al Univ ersit y , D r amag a Camp us,  Bogor, Ind ones ia, Ph./F ax: + 62 251 8 6 2 3 0 2 6   Department o f  Civil an d Envi ronme n tal En gi neer ing,  Bo gor  Agricultur al U n iversit y , Dram aga C a mpus,  Bogor, Ind ones ia, Ph./F ax: + 62 251 8 6 2 7 2 2 5    *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : rizk y m s@ gm ail.com 1 , ksemi nar@a pps.i pb. ac.id 2 suhar noto@ ap ps.ipb.ac.i d     A b st r a ct     Herbici des h a v e bee n w i del y used for w eed contro l in  mo der n agric ul ture. How e ver  the use o f   herb i cid e s is p o tentia ly intro d u cin g  ne gativ e impact to  the  e n viro nment d u e  to excessiv e   use of h e rbic id es.  Based  on  pr eci s ion  agr icultur e  princ i pl es, u n i que  an precis e treat me nt of  herb i cid e  su pp l y  for a  partic u l a area  for cro p   p r oducti on  must be  perfor m ed.  T he o b jectiv o f  this res earch  i s  to d e vel o p  a  decisi o n  su ppo rt   system (DSS) f o r sche dul lin of w eed spray i ng a nd for se le ct ing the  prop e r  no z z l e  s i z e  of  the spray e rs that  introd uce mi ni mu m ne gativ e impact  to  th e envir on me n t. T he  ma in s e t of  data r equ ire d   for our  prop os ed  system i n cl ude s the set of 1 0   year s w eather  data ser i es ac q u ire d  fro m  re mote sens in g (N OAA and TRM M)  and  a set  of ve getatio n i ndex   from MODIS E V I. T he w eat her data  set is  u t ili z e d  to d e ter m i ne th e p l anti n g   time  peri od of  pad dy crop a n d  to det er mi ne  the prop er si ze of the spray e rs for w eed sprayi ng. Our D SS  prototype  has  bee n i m p l e m e n ted a nd te sted with real dat a  set in Jon ggo l  d i stri ct, We st  Java, Indonesia.  The impl e m ent ation, testin g result s, and futu re enh anc e m e n t of our system are  discuss e d  in this pa per.     Ke y w ords : DSS, precision  agriculture, we ed control, herbicides,  spray  drift, weather pattern, tem p oral  data       1. Introduc tion  Wee d s a r e a  serio u s p r o b l em for agri c ultural cro p . They rob ma in cro p s of  sunlight,  water an d n u t rient cau s ing  pro d u c tion l o sse s  b o th in  quantity an d  quality. Lo sses  due to  we ed  were fo wh eat (9.8%), rice  (10.8% ), maize  (13 % ), so rgh u m  (1 7.8% ), p o t atoes  (4% )   and   grou ndn ut (1 1.8%). Even, an un cont rol l ed weed  ca n de cre a se yield until 20 -80%. He rbi c ide s   are the do min ant tool use d  for wee d  co ntrol in mod e rn  agri c ultu re [1]-[4].   Although he rbicid e has p o s itive benefit in killing  the target weed s, it  potentialy becom es  negative impact if som e  remains in the air and  drift. Spray drift from  herbi c ide can  cause  crop  prote c tion  ch emical s to b e  dep osite d  in   unde sirable  a r ea s [5]. It h a s   se riou co n s eq uen ce such   as da mage t o  sen s itive a d joining  crop s, dama ge  to  susce p tible  off-target a r e a s, environm ental  contami natio n, illegal  he rbicid e resi du es, lo we r yiel d re sult s, an d he alth ri sks to  animal s   and   peopl e [6]-[10 ] Spray drift co ntinue s to be  a majo r pro b lem in a pply i ng he rbi c ide s . Fa ctors th at cau s drift are un suitable weat her  conditio n s  and  sp ray e r setup [11 ]. Drift can happ en du e  to   unsuitable  weather. It potentially occurred eve r time whe n  sp ray e r turn ed on.  The kn owl e d ge  of we athe condition  will   help fa rme r   a nd d e ci sio n   make r to  d e cide the  ap pro p riate  technol ogy  and method   f o r era d icating   we ed,  pl an, and effectiv el y execute   spray appli c atio n s  to  avoid  spray  drift and othe r potential wa ste.  The p r og re ss of informatio n techn o logy  has b een  ap plied wi dely in agri c ultu re  su ch a s   pre c isi on a g ri culture [12],[13]. A weed  co ntrol me th od i n  pre c i s ion  a g riculture u s ing multi-agen ts  based  has  been  develo ped in  [1]. The m e thod  wa s a  sup e rviso r syst em to d e termine   techn o logy  a nd liq uid a ppl icator capa cit y  and  co nt roll ing a gent s. T hat sy stem h a s t w o fu ncti ons,  con s ultatio n  functio n  before sp raying (o ff farm ) and spray co ntrolli ng by multi-in telligent age n t (on farm)  which a pplie d  for gro undn ut farming.  De cisi on ma king m e thod  was  co nsid ering   influen ce  fa ctors on wee d  control  a c tivity  such  a s  crop, we ed, he rbici de, weat her, ap plication  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  475 – 48 4   476 time and sp rayer tech nolo g y. While ag ents were fo r:  image acq u i s ition, filterin g, crop d e tection,  determi nation  we ed  den sit y , and d e termination  he rb icide  do sa ge.  The  weathe r co ndition b o th   spatially  and  tempo r ally  have n o t stu d ied m o re  in  previo us re sea r ch. Relat i onship  with  this  resea r ch i s  th e sy stem  buil t  in [1] ne ed s to be  imp r ov ed in  kno w le dge th at rel a ted  with  weat her  along with  sp ray sched ulin g to make a deci s io n t hat environ ment friendly. Spra y sched ule of  a   cro p  studi ed throu gh veget ation index  d e rived from M O DIS satellite  [14].    The sp atial and tempo r a l  variability weath e r con d itions a r e i m porta nt so urces fo agri c ultu ral a c tivities su ch  spray appli c a t ion. Integrati on meteo r olo g ical  satellite  with Num e ri cal   Weath e r Pre d iction  (NWP ) p r od uct i s   promi s in g in   find timely  weather vari ab les  as inp u for  deci s io n making to resolve probl em s in spray appl ication e s p e cially for area  which sp arse   coverage of weather stations  [15 ],[16]. However, the availability   of data in  real-time i s   still   difficult to a c hieve.  The  Tro p ical  Ra infall  Mea s u r ing Mi ssi on   (TRMM) dat a is capa ble  of  providin g dail y  rainfall. NWP produ cts from  NCEP/NOAA such  as 2 m te mp eratu r e, wi nd , and  r e la tive  hu mid i ty ( R H )   a r e u s ed  as  o t he r  inp u t. Moreover  Data f r om expe rien ce co uld  be u s e d   for  scheduli n g an d b e com e  de ci sion  suppo rt for p r epari ng to ols and  ma chin ery bef ore  spray   appli c ation  co ndu cted [14].   The o b je ctive of this re search i s  to  develop a  d e ci sion su pp ort  sy stem (DSS)  fo sched ulling o f  weed spraying and fo r sele cting the  prope r no zzle size of the sp rayers that   introdu ce min i mum negativ e impact to the enviro n me nt. To optimize spray sche duling, we lo ok  for suita b le weather  co nditi on du ring  spray applicat io n time. Spray application time is ide n tified   throug h crop  phen ology which d e rived  by MODIS EVI.      2. Method   The re se arch  was  con d u c ted by usin g remote sen s in g approa ch. It is useful to  give a    better u nde rstanding  abo u t  the earth’ s  phen omen o n   [17],[18]. In this   s t udy, remote  s ens ing  use d  to  stud y index of v egetation  an d we at he condition.  Cro p  phe nolo g y whi c h i denti f ied   throug h veg e t ation index [ 19] u s ed to   kno w   sp ray  appli c ation ti me. Re se arch condu cted   on   paddy plantat ion. Remote  sen s in g tech nology ha s capability to reco gni ze the  phases of pl ant  gro w th th rou gh  study of v egetation i ndi ce s fro m   pla n ting to h a rv est [20]. Th e  gro w th  pha se of  the study focuse d on the planting  ph ase. Planting phase use d  to estimate the  interval time of  pre  plantin g t o  po st e m erg ence.  Th en, t hat inte rval  consi dered  as   the time fo spraying.  Wea t her   variable s   duri ng  spraying t i me are  studi ed in  ord e r t o  optimi z e th e we ed  co ntrol and  minimi ze   negative imp a ct to the environm ent.        Figure 1. Gen e ral fram ework of this study   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Weed Control  Deci sion Support System  Bas ed on Preci s ion .... (Ri z ky Mul y a Sam purno)  477 2.1. Stud y  Location   This stu d y is  an exami nati on of  crop  an d w eathe co ndition s in  ri ce field  whi c h   locate d   in Jon ggol, B ogor,  We st Java, Indone si a (upp er left corne r : 6 o 25’ S 106 o 7’E; lower  right corner  6 o 36’S 10 7 o 8 E) an d h a s an  are a  of  135.6 5   km 2  (Fig ure  2 ) About 64.3   % of Jo ngg o l  is  agri c ultu ral a r ea, with lan d   use  as follo ws: pad dy field, mixed gard ens, a nd pla n tations. Pad d field covers a bout 5 1 .3  km 2  or  37.8 %  of the total  a r ea. A c cordi n g [21], Jong g o l is the l a rg est  prod ucer  of rice eve r y ye ar in Bo gor,  so it is  o ften  referre d  to a s  the  cent ral  of rice in Bo gor  distri ct. We  were  not st udie d  wh ole  are a   of Jon ggol.  We dete r mine several p add y rice  fields fo sampl e which  have area about >  5 00 m 2 . It was  rel a ted  with the  highe st  spati a l re sol u tion  of   each satellite  data. These  fields we re  pre s ente d  by several pixe ls of MODIS image while all   pixels con s id ered a s  on e g r id cove ra ge  of NOAA and  TRMM data.           Figure 2. Location of study , Jongg ol  dist rict, We st Jav a , Indone sia.       2.2. Satellite Data  2.2.1. MODIS EVI  The  MO DIS prod uct use d   in  this study is  t he Ve geta t ion Indices  (VI) Com p o s ite 16 -day  Global 50 0 m SIN Grid V005 or MO D13A1 p r od u c t, which p r o v ided the ne eded vegetat ion  phen ology d a ta. In ad dition, the  pro d u ct h ad  al re ady be en  systemati c ally  corre c ted  for the   effects  of ga seo u s an d a e ro sol  scatte ring.  T he M O DIS EVI is embe dde d i n  the  MO D1 3A1   prod uct. T he  MODIS L and  Di sci pline  Group  (MO D LA ND 201 0) de veloped th EVI for use  with   MODIS data followin g  this  equatio n:      (1)     whe r e,  ρ nir ρ red  and  ρ blue  are the re mote se nsi n g  reflecta nces in the nea r-i nfrared, re and  blue, respe c tively,  is  soil adj ustme n t  factor an C 1  and  C 2   de scribe t he  use o f  the blu e  b a n d   in co rrectio n   of the re d b a nd for  atmo spher i c   aeroso l  scatterin g . T he coefficie n ts,  C 1 C 2  and   L are em piri call y determine d  as 6. 0, 7.5 and 1.0, re sp ectively.  is a gain factor set to 2.5. The  EVI data were develope d in the above form (Equ at ion (1)) in ord e r  to optimize  the vegetation  sign al with i m prove d  se n s itivity in high bioma s s re gion s. The E V I also mini mize s atmo spheri c   influen ce wi th the ‘ aerosol resi stan ce’  term  wh ich use s   th e blu e   ba nd   to correct ae ro so ls  influen ce in b and re d [22].   In this stu d y we u s e d  the  MODIS EVI d a ta set s  which we re a c q u ired from  Ja nu ary 201 0   to Decembe r   2012 a nd cap t ured 6 9  time seri es  with the interval ti me 16 day s. The stu d y area is  covered by o n ly one M O DIS tile: h28v09. MODIS  E V I data we re  extracted  fro m  the MO DIS VI  prod uct (MO D 13A1 )  u s in g the MODI S Reproje c tion Tool  (US G S LP DAAC 200 9b ) an d the   L A N DUS E For e st Set t lem ent Mi xe d G a r d en Plan tati ons Ric e  fie l d W a te r  b ody Bar e land Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  475 – 48 4   478 sele cted  out put form at wa s G eoTIF F and  c oord i nate system   wa g eog raphi c coo r di nate  system s on d a tum Wo rld  Geod etic System of 1984.     2.2.2. NOAA  NCEP/NCAR Reanaly s is  1   Weath e dat a obtain ed from National  Oce ani c & A t mosph e ri c A d minist ration  (NOAA)  that issu ed b y  The Missio n of the ESRL Physical Scien c e s  Divi sion (PSD).   The NCEP/NCAR  Rea nalysi s  1  proje c t is usin g a state-of-th e -a rt analysi s /fore cast system t o  perform data  assimilation  u s ing  pa st d a ta from  19 48  to the  pr esent. It ha s temp oral resolution   of 4-time s dai ly,  daily and mo nthly values for 194 8/01/0 1  to present  whi c h ha s gri d  global of spatial re soluti on.  Weath e r data  used  in thi s   study  we re  a s  follo ws ai r temperature,  relative humi d ity,  u-wi nd a nd  v-wind. E a ch  variable  ha near the  su rf ace  (. sig 9 95  level) d a taset on  a 2.5  ×  2.5  grid in daily  resolution. T he pro d u c t (.sig 995 level ) , air tem perat ure, rel a tive humidity and  wind are ab ove   surfa c e  exa c tly 2 m, 2  m and  10   m, re spe c tive ly. For thi s  study  we  u s ed  four ki n d of  NCEP/NCAR  Re analy s is 1  of  d a ta set s  whi c h we re  acquired  fro m  Janua ry 2 003 to  Dece mber  2012 a nd coll ected 3 650 ti me se rie s  for  each paramet er with daily i n terval time.     2.2.3. TRMM  3B4 2    The rainfall product  from  T R MM satellite  is co m b inati on of the Precipitation  Radar  (PR),  TRMM  Micro w ave Ima g e   (TMI), a nd V i sible  an d Inf r ared S c an n e (VIRS) [2 3]. TRMM  3 B 42   daily data i s  t he data  level  3 the results  of dat a p r o c e ssi ng 1B 01, 2 A 12, 3B31, 3 A 44 an d Glo bal   pre c ipitation i ndex (GPI).  The final 3B 42 prec i p itation (in mm/h r ) estimate have a 3-ho urly  temporal re solution and   a   0.25  x 0.25  spatial  re so lution. Spatia l cove ra ge  e x tends f r om   50   degree s sout h to 50 deg rees n o rth lat i tude. T he d a ily accumul a ted (b egin n ing at 00Z a n d   endin g  at 2 1 Z ; unit: mm)  rainfall  pro d u c t is de rived  from thi s  3 - h ourly p r od uct .  The d a ta a r e   store d  in flat  binary. In this study we  used th is p r o d u c t whi c we re acquired from Ja nua ry 2003   to Decembe r   2012 a nd coll ected 3 650 ti me se rie s  wit h  daily interval time.    2.3. Data Pro cessing   MODIS EVI data obtain ed in Geo T IFF format. EVI was extracte d u s ing  MODIS   conversi on toolkit or MODIS reproj ection tool that provided by  NASA. MODIS has system atically  corre c ted  but  not geo metri c ally corre c te d so th at  ne cessary  re ctified man ually. The rectification  wa s d one  u s e the  co rrect ed b e a c h ve ctor [24 ]. Wh ile the  we ath e r d a ta o b tai ned i n  n e tCDF   format and  g eometri cally  corre c ted. Cli m ate dat a o perato r  (cd o ) used to m a nipulate n e tCDF  data format. For exampl e, it uses to comput e wi nd  spee d and  dire ction whi c h de rived from  northe r and  so uthern  wind. The  next  step  wa l a yer stackin g . The  M O DIS and weath e r data   were  seq uent ially stacke to pro d u c e th e time-se r ie s data  set a n d  then  clipp e d  to cove stu d area  com p o s i t e perio d. Th e sta cke d dat a we re eval u a ted to get te mporal pattern from the ti me   s e ries  data [19].    2.4. Data  An aly s is  Several point of study area were  ta ke that  rep r e s ented l o catio n  of p addy fi eld. The  EVI of these points were  analyze d  time-seri e every 16 day  durin g thre e  years. Wea t her  con d ition of  a  pixel weathe r dat a  where  points l o cate d wa co nsi d ered  a s   weat her  co ndition  of  all point of  st udy area b e cause  it  ha s coarse sp atial resoluti on.  Weather conditi on was analy z ed  time-serie s d a ily during 1 0  years ob se rv ation.        2.5. Estimation of We ed  Con t rol Time  Normally, we ed control i n   pre c isi on a g ri cultur e is  pe rforme d twi c e,  i.e. pre-planti ng an post-eme r ge nce [1]. The s e time co ul d be estimat ed wh en the  planting time kno w n. Ri ce   phen ology from plantin to harve sting  rep r e s ente d  trough EVI,  the plantin g  time used  as   referen c to  estimate   time   for we ed co ntrol. Da ily weather conditi on  d u rin g  pre - plantin to   p o st  emergen ce i n terval  wa s a nalyze d . Pre - planti ng  esti mated a  mon t h before pla n ting mo nth  and   post-eme r ge nce  e s timate d a m onth aft e r pl anting  m onth. The n  th e interval  fro m  pre-h a rve s t to   post-eme r ge nce  con s id ered as  wee d  control time.     2.6. Dev e lop m ent Ap plication to  Dete rmine Nozzl e  Spra y e   This  appli c ati on  wa s d e vel oped  with  ob jective to  det ermin e  n o zzl e  si ze  for  sp rayer. It  expecte d cou l d minimi ze d r ift on we ed  control. Thi s   simple  appli c ation could b e  com b ine d   with  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Weed Control  Deci sion Support System  Bas ed on Preci s ion .... (Ri z ky Mul y a Sam purno)  479 agent of we e d  control system [1] to improve p r e c isi on of spray appli c ation.  The rul e s (IF  –  T H EN)  to  dec id e   w h ic h   no zz le   s p r a ye r w e r e  ac qu ired from  previous  re se arch es [1, 2 5 ] wh ich   interp reted i n to deci s io n tree. Thi s  a p p licatio n was desi gne d a nd devel ope d usi ng  syst em  developm ent  life cycle (SDLC) [26]. SDLC i s   the  traditional  methodol ogy  used to de velop,  maintain, and  repla c e information syste m . The diffe rent phases of  the SDLC are: investigation ,   analysi s , de si gn, impleme n t ation and ma intenan ce.    Some rule s o f  decisi on-ma king b a sed o n  weath e r co ndition s we re  [1]:  1)  Rule s for pa rameter of Wi nd Speed  (km/hr)  -   If WS < 2, then do not sp ra -  If   WS   3, then sp rayin g  with air a ssi sts, with a me dium droplet  size   -  If   WS   6, then use a fi ne dro p let si ze  -  If   WS   10, then use a  medium d r opl et size   -  If  11   WS   14, then use a coa r se drop let size   -  If  15   WS   20, then sp ra ying with air a ssi st s, with  coarse d r opl et size   -   If WS > 20, then do not spray  2)  Rule s for pa rameter of Air  Tempe r atu r ( ˚ C)   -   If T < 15, then spraying wit h  dropl ets fin e   -  If  15   T < 20 , then spraying with dro p let  medium   -  If  20   T < 25 , then spraying with co arse  droplet -   If T > 25, then spraying wit h  air  assi sts,  with co arse d r oplet   3)  Rules  for parameter of Relative Humidit y  (%)  -   If RH < 40, then sp raying  with air a ssi st s, with co arse  droplet si ze   -  If  40   RH <  60, then sp ra ying with med i um dro p let   -  If  60   RH <  80, then sp ra ying with fine dropl ets  -   If RH > 80, then sp raying  with air a ssi st s, with mediu m  dropl et size      3. Results a nd Discu ssi on  Wee d  control  method  wa s develop ed b y  utilizat ion o f  weathe r dat a that obtain ed fro m   remote  se nsi ng. It becam e e sse ntial f o r a r ea  wh ich sparse  coverag e  of  m e teorol ogy  station s   and re quires  a long time serie s  data. Ti me se rie s   dat a in previou s   years u s e d  to optimize spray  sched uling b y   lookin for suitabl weat her co ndition and  to pre p a r the sprayin g   ma chin ery and   equipm ent for weed  control  that minimize the negativ e impact of h e rbi c ide s  to the enviro n me nt.          Figure 3. Utilization of weat her data for  weed control     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  475 – 48 4   480 3.1. Spra y  Application Ti me  In pre c isi on  farming,  wee d  co ntrol i s  done t w o t i mes i.e. p r e-pla n ting a nd po st- emergen ce.  To kno w  the s e time s, time for pl anti ng is i dentifi ed first. Paddy planting t i me  identified through multi-te mporal analy s is of  veget ation index. Figure 4 sh owe d  pattern  of  enha nced ve getation i nde x (EVI) of  pad dy field in   stu d y area  whi c h fluctu ated  d u ring  three ye ars  data o b servat ion. EVI clea rly sho w s the  annu al v eget ation  g r o w th cycle, rep r e s enting  inte nsi v cro ppin g  with  multiple harv e sts. Th e EVI pattern  of pa ddy has a n  al most symm etrical  bell sha pe  [14]. The vegetative growt h  stage corre l ated with  the  incre a si ng EVI value until it reache s the  maximum. Th e maximum  of EVI value sho w s ve ry g r een  col o r fro m  paddy le afs. It happe ns in   headi ng/pani cle sta ge [20] Figure 4  sh o w  that the  cro pping  cycl e o f  paddy  starte d abo ut from   April to  July,  Octob e to Febru a ry, resp ectively for cycl e 1 an d cycle 2.  T he time for pla n ting co nsi d e r e d  as time  wh ere   cro ppin g   cycl e sta r ted. T he pla n ting t i mes  we re A p ril a nd O c t ober.  The s e  times  we re  not  gene ral time   for pla n ting,  but the s e tim e s ju st fo th e point s of  st udy area [1 4]. In real  co nd ition   the planting  time may earlier o r  later  than thes e p o ints. As me ntioned in p r evious  se ctio n,  planting  pha se is u s e d  to  estimate th time interval  of pre - pla n tin g  to po st-em e rge n ce. The n that interval i s   con s ide r e d  as th e time  for spraying.  Here the  spraying time  a pproxim ated  one  month b e fore  and  after th ese  month s  i . e. spraying t i me are Ma rch to May a n d  Septemb e r to  Novemb er for cycle 1 an d cycle 2 re spe c tifely.          Figure 4. We ed co ntrol tim e  whi c h e s timated from pla n ting time through veg e tation index       3.2. Wea t her  Patter n   Figure 5 sho w weath e r p a ttern in Jo ng gol duri ng ten  years. Thi s  informatio n is  use d  to  facilitate farm er o r  de cisi o n  maker to  know  the we ather con d ition   before apply i ng  he rbi c ide   to   prote c t the crop. By this in formation, p r oblem on  weed  control such  as d r ift a nd ru n-off ca n be   minimized by  pre pari ng m a chi nery  and  sp raye r ea rli e r b e fore  spraying time. E v ery pa ramet e have o w ch ara c teri stic  a nd ge ne rally i n  sa me flu c tu ated patte rn f o rm. Dry an d  wet  sea s o n   are   clea rly see n  in weath e r pat tern (Fi gure 5 )  whi c h affect ed by monso on.   Gene rally, du ring te n yea r s rainfall i s  hi gh in ye ar-en d  to ea rly ye ar  while l o w i n  in mid - year. Win d  speed i s  fluctu ates. Win d  is  high in  yea r-e nd to Ja nua ry every year a bout more th an   10 km/s. Fo r ten years, m i nimum an d maximum  temperature s  a r e 23.5° C an d 30° C. Rela tive  humidity de creased  whe n   air temp eratu r e in crea se . It is abo ut 65  – 95%, hig h  in year-en d   to  early year, a nd lowers in  middle year. West e r n wi nd of sea s o nal mon s oo n  during p e rio d   De cemb er to  Jan uary take s abu nda nt water vapo r so  rainfall in that  time tends to  high.  Farme r   or de cisi on  maker ca n u s e  p a st weath e r dat a to find  o u the optim al ti me for  sched uling,  prep ari ng m a chi nery an d  sprayer. O p timal wee k  for sp rayin g  determi ne  from  interval time  for  sp raying  b o th in  crop  cy cle  1 a nd  cro p  cy cle  2. According  to [1] ,  ideal  co nditi on  of wind for  spraying is  3.2 –  9.6  km/h and wi nd m o re than  9.6 km/h can cause drift. Somet i me  sprayer  nee d  air a s sist te chnolo g y by a dding  pre s su re to help  he rbicid e drop to  target  wee d . In   [1], do not  spray  whe n  th e rel a tive hu midity less th an 4 0 % an temperature s  above  25° C in  orde r to  redu ce  drift  cau s e d  by tem pera t ure i n version s  o r   evapo rati on, al so i n cre a se s th e ta rg et  depo sition a n d  cove rag e . In study area  the tem perature  can b e  hi gher  and lo wer than 2 5 ° C   but  humidity more than 65%.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Weed Control  Deci sion Support System  Bas ed on Preci s ion .... (Ri z ky Mul y a Sam purno)  481     Figure 5. We ather patte rn  of study area  and its ut ilization for ch aracterizi n g  we ather conditio n   durin g sp ray  duratio n       The optimum  wee k  for sp raying ca n be  determi n ed by  using crite r ia  that  can minimize  spray drift [1] .  For exam pl e (Fig ure 6 ) , wee d  c ontrol can  be  co nd ucted i n  p r e-planting  or  after  planting a nd  post-eme r ge nce. Sp ray a pplication  pe rformed after planting  u n til  post-eme r ge nce   (April  – M a y). That time  in cluded  to  critical pe ri od  of  weed  com petition. It is  abo ut 40  days afte planting.    Spraying  he rbicid e for pa d d y is  app rop r i a te pe rform e d when ever  a fter plantin g. I t  is d u e   to in ge neral  time before p l anting  wee d   control  i s  con ducte d by pl owin g. Re ma ining bi oma s s,  soil a nd wee d  are  mixed. Wee d  on the  top soil m o ved to lower l a yer of soil. Wee d  is  hard  to   gro w  even weed will b e  died be cau s e t hey can not  continue the p hotosynth esi s  process.           (a)                                                  (b)     Figure 6. We ather conditio n  durin g we e d  control  interval in both pa ddy planting  cycle 1 p e rio d   March – May  (a) a nd pa dd y planting cycle 2 perio d Septembe r – Novembe r  (b   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  475 – 48 4   482 3.3. Application for  Minimizing Spray  Dr ift  To find the  ideal  con d itio n for  sp rayin g  in ide a l tim e  and  co nditi on of e a ch  p a ram e ter  based on ref e rence  and previous study   is  still hard  t o  achieve.  Therefore,  software to determ ine  nozzle spray e r size  consider  to weather cond ition will hel p ov ercome thi s   limitation. The   prototype inte rface  of appli c ation  to sele ct the nozzle  sprayer b a se d on we ather  con d ition s  wh ile  the kn owl edg e is rep r e s en ted troug h d e ci sion tree  (Figure 7.a).  Rainfall i s  th e first p a ram e ter  whi c h de cide s do spray or do not spray, becau se  sp ray appli c atio n will not con ducte d in rai n y   day and  he rb icide  parti cle s  will run off al ong  with  rain water. Win d  become s  se cond  p a ramet e r,  followin g  by tempe r ature a nd humidity. Weath e r p a rameters can  be inputted  manually o r  can   use  weath e data take n fro m  the pas t da ta which stored in datab ase.  For exampl e, this application applie d usin g weath e r  data of Jo nggol. Weed  contro l   perfo rmed  o n  no rmal  weat her condition , this  appli c a t ion will  reco mmend  the   use  of m ediu m   sized no zzle  (Figu r e 7.b ) . While the  co ndition in  whi c h the large  wind  spe e d s  (15 - 20  km/h)  the   system  will  re comm end  the  use fine  n o zzle  si ze. Air  assist te ch nol ogy u s e to  a v oid d r ift due  to   wind  spee d a nd tu rbul ence  of  wind  direction. Wh en  a pplied  an  extreme  we ather co ndition s, f o example wi n d  spee d > 20  km/h, rainy, wind di re ct io n that is rapid l y changin g , the air humi d ity is   very low a n d  very hi gh te mperature s , t he  syst em  re comm end  do  not  sp ray  (F igure  7.c).Hi g wind  speed and wind  di rection  change  will make a  big drift.  It  occur spray  turbul ence whi c resulted pa rti c le s of sp ra ying drop to  non-ta rget  wee d  effectively. In   [1], tempe r ature  and  humidity clo s ely related  to pa rticle  evaporat ion. T he very lo w of humidity  and ve ry h i gh  temperature will  make spraying  pa rticles evaporate f a st er in the  air befor e reachi ng  the crop,   and the pa rticle s that have rea c he d the plant can n o t work effect ively becau se it will evaporate  fas t er.       (a)     (b)     (c )     Figure 7. Sprayer droplet selectio n ba se d on we ather  con d ition. Knowle dge represe n tation (a ),  appli c ation in  norm a l we ath e r co ndition  (b) appl i c atio n  in extreme weather  con d ition (c)      4. Conclusio n s & Future  Direc t ions   The  DSS for wee d  a ppli c ations  ha s b een d e velop ed an d te ste d  with  a real  data  set  a c qu ir ed  fr om r e mo te  sen s ing  d e v ic es . T h prop ose d  sy stem  can   ge nerate optimal  sp ray   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Weed Control  Deci sion Support System  Bas ed on Preci s ion .... (Ri z ky Mul y a Sam purno)  483 sched uling  a nd recomme nd the  p r ope size of  no zzle s u s e d  for sp ray  appli c ation o n  p a d d cro p s b a se d  on th wea t her  co nditio n , and  thu s  intro d u c ing   minimal  sp ra y drift an bad  environ menta l  impact.   In our  cu rren t implemente d  prototype   data  a c qui siti on from  rem o te se nsi ng  device s   su ch  as  NO AA, TRMM a nd MO DIS i s  ca rri ed o u usin sepa ra te appli c ation  interfa c e s . T he  future e nha n c eme n t is to  build o ne  app lication i n terf ace  to a c qui re data  set fro m  these  sen s ing   device s , allo wing th e e a s y and  faste r  a c qui sition  of re quired  data  sets f r o m  more dive rse   sou r ces  of re mote sensi n g  device s  in  a n  integr ated  manne r.  Mo reover, du e to  the variabilit y of  weath e cha r acters  and pl anting time p e riod s in  different g eog ra phical area s, the use of f u zzy   inferen c e  sy stem for im pro v ing the time  sched uling  of we ed  sp rayi ng i s  hig h ly recom m en ded  for  the future sy stem develop ment.      Referen ces   [1]   Sola hud in  M. Devel opm ent  of  w e ed  Contr o l Met hod  in   Precisio n F a r m ing B a se d o n  Multi  Ag en t   Comp uting.  Ph D Thesis . Bog o r: Graduate S c hoo l IPB. 201 3.   [2]   Evans LT Crop Evoluti on, Ad aptatio n an d Yi eld . UK. Camb ridg e Univ ersit y  Press. 19 96.   [3]   Utami S. Kem e limp a h an J e n i s Gulma  T anaman  W o rte l  pad Sistem  Pertani an  Org anik.  BIOMA 200 4; 6: 54-58.    [4]   Harker KN, JT  O’Don o van.  W eed C ontrol,  W eed Ma nag ement, an d Int egrate d  W e e d   Mana geme n t.  W eed T e chn o l ogy . 201 3; 27: 1–1 1.   [5]   Nu y t t ens D, M   De Sch a mp hel eire, K B aete n s , E Brusselm a n , D D e ke yser,  P Verb ov. Drif t from F i eld   Crop S p ra ye rs  Usin g a n  Inte grated  Appr oa ch: Res u lts of  a F i ve Y ear Stud y .   T r ansa c tions of  T h e   ASABE . 2011;  54(2): 40 3-4 0 8 .     [6]   Red d y  K N , W Ding, RM Z abloto w i cz, SJ T homson,  Hua ng, LJ Krutz. Biolog ical  respons es t o   gl yp hosat e drif t from aeri a a pplic atio n i n  n on-g l yph o sate- r esistant c o rn.  Pest Man age ment Sci ence .   201 0; 66(1 0 ): 1148- 115 4.   [7]   Marrs RHA, J F r ost. A microcosm ap proac h to the d e te cti on of the  effects of herbici de  spra y drift  i n   pla n t communit i es.  Journ a l of Enviro n m enta l  Mana ge me nt.  199 7; 50: 369- 388.    [8]   Kjaer C, M Strandb erg, M Erlands en. Metsulfaro n spra y   drift red u ces fruit  y i el d of Ha w t o r n   (Cratae gus mo nog yn a L.).  Sci ence of the T o t a l Envir o n m e n t.  2006; 35 6(1-3 ) : 228-23 4.  [9]   Otto S, L Lazzaro, A Finizio,  G Z anin.  Estimating ecotoxicological e ffects of pesticide spray   drift on  nontar get arthr opo ds i n  fiel d h edg ero w s.  E n v i ron m e n tal Tox i colo gy a nd  Ch emistry.  200 9; 28(4):  8 53- 863.   [10]   Butler EMC, AG Lane, CM O'Sulliv an, PCH  Miller, CR Gl a ss. By st and er  expos ure to pe sticide spr a drift: Ne w  data for model  developm ent  and v a lidation.   Biosyste m s Engi neer in g . 2 010; 1 07( 3):   162 1 68.   [11]   Wo lf T M Meeting v a ria b le  ap plicati on  go als  w i th new  app l i catio n  tech nol ogy . Agric u ltur e an d Agr i - F ood Ca nad a, Saskatoo n  Res earch C entre. Paper of  Grain  Researc h  and  Develo pme n t Corp oratio n .   200 6.  [12]   Cook S, Braml y  R.  Precisi o n  Agriculture: U s ing Pa ddock  Information to Make Crop pi n g  Systems   Internatio na lly  Competitiv e.  Proceed in g. Emergi ng T e chno log i es i n  Agricult ure: F r om ide a s to   ado ptio n. Bure au of Reso urce  Sciences C onf er enc e, 25 – 2 6  Jul y  20 00, A u strali a. 200 0.  [13]   Auern hammer   H. Precisi on F a rming-T he E n vironme n tal  C hall e n ge.  C o mputers a n d  El ectronics  in  Agricult ure . 20 01; 30: 31- 43.   [14]   Sampur no RM , Kudang BS,  Yuli S.  Char acteri z i n g  T e mpora l  Dyna mic  of W eather Varia b il ity to   Supp ort Decisi on Makin g  on  W eed Co ntrol .  Proceed ing. 2 nd   Internatio nal  Confere n ce o n  Adaptiv e   and Intel l i gent  Agroi ndustr y (ICAIA), 16 – 17   September 2 0 13, Bogor, Ind ones ia. 20 13; 61-7 1 [15]   R o eb e l i n g R A , Va n Pu tte n E, Ge no ve se  G, R o se ma  A. Ap p l i c a t i o n o f  me te osa t  d e r i v ed  meteoro l og ical  informatio n  for crop  y i el ds pred ictions i n  Europ e Intern ation a l Jo urna l  of Remot e   Sensi n g . 20 04;  25: 538 9-54 01 [16]   De Wit A, Bar u th B, Boogaard H,  van  Di ep en  K, van  Kraa lin gen  D, Mic a le   F ,  te Roll er J,  Supit I, va n   den W i j n g aart  R. Using E R A-INT E RIM  for regi on al cr op  yie l d forec a sting i n  Eur ope.  C lim a t Research.  20 1 0 ; 44: 41-5 3 [17]   Muna di K,  Far dhi  A. Sate llit e Imag er an d In-situ  D a ta  Overla Ap pr oach  for Fis h er y Zon a tio n T E LKOMNIKA T e leco mmunic a tion C o mputi n g Electron ics a nd Co ntrol . 20 10; 8(3): 21 7-2 24.   [18]   Manu hutu R L , Rian a  DH. S ebu ah Al gorit ma Poho n Ke putusa n  untuk  Klasifikas i Cit ra Satelit Aq u a   MODIS.  T E LKOMNIKA T e lecommunic a tio n  Co mp uting El e c tronics an d C ontrol . 20 10; 8( 2): 131-1 36.    [19]   Sakamoto T ,   Yokoza w a  M,  T o ritani H, Shib a y ama M, Ishitsuka N, O hno H. A crop ph en ol o g y   detectio n  meth od us ing  time- s eries MODIS  data.  Re mote Sensi ng of  En viron m e n t . 2005; 96 (3-4):  366- 374.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  475 – 48 4   484 [20]   Sari DK, Ismullah IH, Wid y o N, Sulasdi, Ha rto AB.  Detecting Rice Ph en o l og y in Pa dd F i elds  w i t h   Compl e Crop pin g  Patter n  U s ing  T i me Series MODIS Dat a , A Case st u d y   of N o rthern   Part of W e st   Java – Ind ones ia.  Journ a l Sci ence IT B . 2010 ; 42(2):91-1 06.   [21]   BPS-Statistics of Indon esia. B ogor R ege nc y  In Figur es 2 0 0 8 .  Indonesi a : Ba dan Pus a t Statistik. 2008.   [22]   Setia w a n  Y, K uni hiko  Y, W i l l i a m DP.  Char a c terizin g  T e mporal  Veg e tatio n  D y n a mics  of  Lan d Us in   Regi on al Sca l e  of Java Island,  Indones ia.  Jou r nal of La nd us e Scienc e.  201 1; 1:1-30.   [23]   Huffman GJ, Adler  RF, Bolvin DT Gu G, Nelken EJ , Bo w m an KP, Hong Y ,  Stocker EF, Wolf DB. T he  T R MM Multisatellit e Preci p i t ation An al ysi s  (T M PA): Quasi-Gl oba l M u lti y e a r, Com b in ed-Se nsor   Precipit ation E s timates at F i ne Scals.  Journ a l of Hydro m eteoro l ogy.  2 007 ; 8:38-55.   [24]   Rusdi y a t moko  A, Z uba id ah  A.  Ana lisis   Spektral  Data  Mod i s u n tuk  Pe ma ntau an  Huta n/La han.   Pertemua n Ilmi ah T ahuna n MAPIN XIV.  SDA. Suraba ya. 2 005: 1-9.   [25]   T epper G.  W eather Esse ntia l  for Pestici de  Appl icatio n . A u strali a. Grain  Rese arch &  Devel opm ent   Corp oratio n. 2012.   [26]   O’Brein JA.  Ma nag e m ent Infor m ati on Syste m . Arizona USA.  McGra w  Hi ll. 1 999.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.