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Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018 - Berlin

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Das Forum fand vom 27.-29. November 2018 im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) in Berlin statt.

Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018 © Dirk Michael Deckbar
Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018 © Dirk Michael Deckbar

Hintergrund

Fernerkundungsmethoden finden heutzutage und zukünftig in der Landwirtschaft und der landwirtschaftsbezogenen Forschung und Entwicklung vielfältige Anwendung. Verfahren zur Verknüpfung unterschiedlicher raumbezogener Daten und Dienste (Boden- und Standortinformationen, in situ Beobachtungsdaten von Sensoren, Wetter- und Klimainformationen u.a.) ermöglichen eine bodenschonende Bewirtschaftung, eine umweltgerechte Düngung sowie eine effiziente Logistik. Satelliten- und luftbildgestützte Analysen erleichtern die Vorhersage von Pflanzenwachstum und Ernteerträgen sowie die Begutachtung des Ausmaßes von Dürre- und Hochwasserschäden für die Landwirtschaft. EU-Agrarzahlungen sollen zukünftig unter Nutzung eines satellitenbasierten Monitorings landwirtschaftlicher Flächen in Zusammenarbeit zwischen landwirtschaftlichen Betrieben und Agrarverwaltungen geleistet werden.

 

A1 - Session zur Landwirtschaft: "Verfügbarkeit und Nutzbarkeit von Fernerkundungsdaten und –diensten in der praktischen Landwirtschaft" (Download der Vorträge hier)

C1 - Session zur Forstwirtschaft: "Copernicus in der Forstwirtschaft: aktueller Stand und Perspektive" (Download der Vorträge hier)

 

Impulsvorträge zu A1

Einleitung: Herr Dr. Polten, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), eröffnete die Fachsession. Er betonte die Wichtigkeit der Fernerkundung für den Geschäftsbereich des BMEL und die Notwendigkeit, sich auch in Zukunft auf die Verwendung dieser Art von Werkzeug zu konzentrieren.

1. Herr Dr. Trapp, RLP AgroScience GmbH, „Fernerkundungs- und sensorbasierte Kartendienste für die Landwirtschaft im Rahmen des Forschungsprojekts SOFI“

Herr Dr. Trapp präsentierte das Forschungsvorhaben SOFI (Smart Soil Information for Farmers), welches von einem Konsortium bestehend aus RLP AgroScience, Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, Universität Trier, Maschinenbetriebs-Ring Trier-Wittlich und der Firma Premosys betrieben wird. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Zusammenführung unterschiedlicher raumbezogener Informationen zur bodenschonenden landwirtschaftlichen Bewirtschaftung und umweltgerechten Düngung.

Dieses Projekt entstand durch die Kombination von Offizialdaten mit lokalen Sensordaten (z.B. AgriBus-NAVI), fernerkundungsbasierten Ableitungen sowie die Einbindung von Diensten (z.B. AGRO-DE und DWD-Wetterdaten). Durch die Kombination einer GeoBoX- Infrastruktur mit einem Standortpass (Ground-truth Daten), in dem alle relevanten öffentlichen Geodaten gebündelt und aufbereitet zur Verfügung gestellt werden, können den Landwirten zukünftig einzuhaltende Auflagen u.a. bzgl. Düngung, Pflanzenschutz und Biodiversität vorgeblendet werden.

Neben Methodenentwicklungen zur Anwendung satellitengestützter Fernerkundungsdaten der Copernicus-Mission (Sentinel 1 und 2) sowie digitaler Ortophotos für die Erfassung der aktuellen Einstufung der Bodenfeuchte des Standorts werden zusätzlich auf vier Validierungsstandorten unter ackerbaulicher Nutzung hydrologische Bodeneigenschaften kontinuierlich erfasst und gemessen. Dadurch sollen generische Diagnosetools mit skalierbaren Übersetzungsschlüsseln für Bodeninformationen aus heterogenen Quellen entwickelt und durch Vor- Ort- Beprobungen an diesen Intensivmessstellen validiert werden.

Mit dem Projekt soll die Ableitung von Prognosekarten zur standort- und witterungsoptimierten Bodenbearbeitung und Stickstoffausbringung als Kartendienst für Landwirte, Lohnunternehmer und Maschinenringe erfolgen. Als Ergebnis entstehen Sets flexibel einsetzbarer Geodatensätze, die als Dienste in Experten- und Beratungstools in modernen, web-basierten Medien wie Apps, aber auch in bestehende, z.T. fahrzeugbasierte Agrar-Softwarelösungen eingebunden werden können, um dort Steuerungsprozesse zu optimieren. Ergänzend können zukünftig auch Biomassepotentiale ermittelt werden.

Diskussion und Empfehlungen

Fragen:

1. Bei der Sentinel-1 Nutzung, kann ab einer Größe über 5 cm Bodenbedeckung durch Vegetation, die Bodenfeuchte nicht bestimmt werden.

Antwort: Idealerweise sollte die Messung über offenem Boden und an unterschiedliche Messstellen erfolgen.

2. Ist die Bodenerosion ein Thema für das Projekt bzw. wird es in das Projekt einbezogen?

Antwort: Nein, dies wird in ein anderes Projekt integriert. Dafür wäre ein anderer Aufbau der Messstation notwendig gewesen.

3. Wie bekommt der Maschinenring diese Daten?

Antwort: Die Geobox-Infrastruktur ist im Aufbau. Der Maschinenring ist hier auch am Pilotprojekt beteiligt.

Kernbotschaft

Fernerkundung ist ein Baustein, um die Entscheidungsfindung im komplexen System Landwirtschaft zu unterstützen.

2. GAF AG/ Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft: „Klima und Landwirtschaft im Wandel: Kontinentale Dürreanalyse und abgeleitete Informationsdienste für die Versicherungswirtschaft“

Herr Fockelmann (GAF AG) stellte ein Monitoring-System vor, welches eine Quantifizierung von dürrebedingten Ernteschäden und potentiellen Ertragsausfällen für die Versicherungswirtschaft ermöglicht. Dazu wurden mit Hilfe von Fernerkundungsdaten Informationsdienste aufgesetzt, die den Vegetationszustand, den Ertragsschaden und den monetären Schaden beschreiben und die somit u.a. zur Anpassung von Versicherungspolicen sowie zur Schadensregulierung herangezogen werden können.

Das entwickelte Dürre-Monitoring-System zeigt die Gebiete in Europa auf, wo in den Jahren 2002 bis 2018 Dürren aufgetreten sind und in welcher Intensität die Gebiete von Trockenheit betroffen waren. Mithilfe von Sentinel-Zeitreihen-Daten (alle 8 bis 14 Tage wurde ein Datensatz erhoben) wurde dabei der „Vegetation Condition Index“ ermittelt. Die eingesetzten Satelliten- und Wetterdaten sind in der GAF-Cloud zu finden. Zukünftig wird eine Systemmigration stattfinden. Die Daten werden in die Copernicus IT Plattform C-DIAS (MUNDI) überführt. Dadurch wird es Vorteile für die Skalierung, Parallelisierung und Verarbeitung von sehr großen Datenmengen geben.

Diskussion und Empfehlungen

Fragen:

1. Welche Kosten entstehen durch die Datenmigration auf die IT-Plattform C-DIAS?

Antwort: Die Businessmodelle der DIAS-Plattformen sehen Einzelfallentscheidungen vor und sind Verhandlungssache, manche Module sind kostenlos verfügbar, andere nicht

2. Wird der Vegetationsindex einbezogen?

Antwort: Der Vegetationsindex wird einer von mehreren Indikatoren

3. Gibt es Daten für Europa, Afrika, Amerika als kontinentale Analyse?

Antwort: Die europäische Datenbasis ist vorrätig. Eine solche Datenbasis wird auch in anderen Regionen, wie z.B. in Indien aufgebaut.

4. Gibt es als Ergänzung zu den Dürreinformationen einen Zugang bzw. Abgleich mit Realertragseinbußen?

Antwort: Nein, wir haben nicht alle Daten zur Verfügung, wir liefern nur einen Baustein zur Entscheidungskette. Es ist ein geschlossener Service nur für Versicherungen.

Kernbotschaft

Die Integration der Sentinel-1 und 2-Daten fusioniert mit anderen heterogenen Daten kann für eine gute zeitliche Abdeckung in der Fläche sorgen.

3. Nordzucker AG: „Nutzung von Satellitendaten zur Optimierung im Zuckerrübenanbau“

Herr Loewel (Nordzucker AG) betonte die Wichtigkeit des Zuckerrübenanbaus in Norddeutschland und wies auf die umfangreiche Beratungstätigkeit der Nordzucker AG für die Landwirte hin. Durch züchterischen und technischen Fortschritt gelingt es, einen durchschnittlichen jährlichen Ertragszuwachs von 2,5 % zu erzielen. Dieser wird durch die eigene Anbauberatung unterstützt sowie in der Praxis etabliert und realisiert. Das Ziel besteht darin, ein immer ressourcenschonenderes Input – Output Verhältnis zu erlangen.

Da die Standorte der Rübenfelder bei Nordzucker bekannt sind, wird es dem Anbauer zukünftig möglich sein, seine Felder visuell auf Grundlage der Copernicus Daten zu beurteilen. Ein einbrechender NDVI kann z. B. auf drohende Ertragseinbußen hindeuten. Der Anbauer wird sich mittels Tablets zu einem schwächer entwickelten Bereich im Feld navigieren können, um die Pflanzen an entsprechender Stelle direkt zu beurteilen.

2018 gab es große Probleme beim Zuckerrübenanbau durch den Befall der Rüben mit der Rübenmotte. Es stellte sich die Frage, wie die einzelnen betroffenen Flächen gefunden werden können. Durch die Verwendung von Satellitenbildern können solche Flächen identifiziert werden.

Diskussion und Empfehlungen

Fragen:

1. Expertise in den Forschungseinrichtungen ist vorhanden, warum geht die Nordzucker AG auf diese nicht zu?

Antwort: Es besteht bereits eine Zusammenarbeit zwischen Julius-Kühn-Institut (JKI) und dem Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ). Zunächst wird die Software-Entwicklung vorangetrieben und Überzeugungsarbeit für diesen Ansatz im eigenen Haus geleistet.

2. Ist eine Schädlingsbekämpfung beim Rübenanbau nach Identifizierung der befallenen Flächen überhaupt noch möglich?

Antwort: Nur sehr bedingt mit viel Wasser, da Insektizide nicht eingesetzt werden dürfen. An anderer Stelle kann es möglich sein rechtzeitig zu agieren, um eine Ausbreitung zu verhindern. Piliertes Saatgut mit Insektizid ist jetzt nicht mehr zugelassen.

3. Gibt es Prognosemodelle in Kombination mit Fernerkundung?

Antwort: Im Rübenanbau ist dies noch nicht wirklich etabliert.

Kernbotschaft

Es ist wünschenswert, eine Kontaktbörse von Industrie und Wissenschaft zu schaffen um Copernicus/Sentinel dort zu verankern.

4. Julius-Kühn-Institut: „Einsatzmöglichkeiten von Sentinel-Daten in der praktischen Landwirtschaft: Anwendungsbeispiele des Forschungszentrums für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF)“

Frau Dr. Gerighausen (FLF) erläuterte, dass dasForschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung des Julius-Kühn-Instituts ein virtuelles, im März 2017 etabliertes Institut sei. Dieses habe sich zur Aufgabe gemacht, Sentinel-Daten aufzubereiten und neue landwirtschaftliche Auswertungsansätze zu entwickeln und zu testen, um zukünftig für deutsche Behörden einheitliche satellitenbasierte Informationsprodukte bereitzustellen. Um die großen Datenmengen performant und ohne großen Mehraufwand nutzen zu können, sollen die Daten und Informationen über Web-Dienste bereitgestellt werden. Der große Fundus an im FLF vorhandenen Referenzdaten beruht auf einer langjährigen Zusammenarbeit mit der Pflanzenbauberatung und zahlreichen Praxisbetrieben. Frau Dr. Gerighausen präsentierte einige Anwendungsbeispiele, u.a. zur Untersuchung der Erforderlichkeit einer Stickstoffdüngung von Winterraps und Winterweizen mit Hilfe von Sentinel-2 Daten und zur Unterstützung der Erntelogistik durch das Erstellen von Abreifekarten.

Diskussion und Empfehlungen

Fragen:

Es gibt aktive und passive sensorische Naherkundungsverfahren. Gibt es einen zusätzlichen Nutzen durch Fernerkundungsdaten?

Antwort: N-Sensor-Überfahrten sind im Herbst aufgrund der Nässe der Böden und bei den Beleuchtungsverhältnissen problematisch. Die Landwirte brauchen ergänzende Informationen. Die Landwirtschaft ist hochkomplex und das Spektrum ist sehr breit in der Fläche - regional, europäisch, kontinental und weltweit.  Fernerkundung ist ein Hilfsmittel, dass uns helfen wird bei den Anwendungen in der Landwirtschaft voranzukommen.

Kernbotschaft

Bereits vorprozessierte, für Analysezwecke aufbereitete Daten und Dienste sollten für Bund, Länder und Kommunen zur Verfügung gestellt werden.

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