30. März 2020

Digitalisierung in der Landwirtschaft: DLR erprobt Technologien im Experimentierfeld

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Ertragskarte von Winterweizen
Ertragskarte von Winterweizen
Bild 1/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Ertragskarte von Winterweizen

Bereits mit einer Pixelauflösung von 30 m x 30 m kann eine schlaginterne Differenzierung nachgewiesen werden, die auf unterschiedliche Bewirtschaftungserfordernisse hinweisen kann. Die schlaginternen Unterschiede, die mithilfe der Satellitenfernerkundung nachgewiesen werden können, prägen sich unter Umständen in den Ertragsdaten durch. Die Ertragskarte von Winterweizen aus dem Jahr 2000 (links: mit freundlicher Genehmigung der Daberkower Landhof AG, erstellt von Edgar Zabel) kann visuell mit der schlaginternen Differenzierung in der Landsat 5 TM Szene vom 17.05.2000 korreliert werden. Im Hintegrund ist eine Landsat 8 OLI Szene vom 19.04.2019 zu sehen. Sie zeigt optisch ein ähnliches Erscheinungsbild. Beide Szenen zeigen die Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) als einen einfachen Indikator für die Biomasseaktivität zu den Aufnahmezeitpunkten.
Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner mit Vertretern des AgriSens-Projektes bei der Förderbescheidübergabe in Berlin.
Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner mit Vertretern des AgriSens-Projektes bei der Förderbescheidübergabe in Berlin.
Bild 2/2, Credit: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft / Felix Zahn, photothek.net

Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner mit Vertretern des AgriSens-Projektes bei der Förderbescheidübergabe in Berlin.

Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner überreichte am 09. März 2020 den Fördermittelbescheid für das Projekt AgriSens DEMMIN 4.0.

Fernerkundungsdaten können für die Landwirtschaft hilfreich sein, um die Produktivität bei gleichzeitiger Schonung der Umwelt und Biodiversität zu steigern. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt in dem Projekt "AgriSens DEMMIN 4.0 – Fernerkundungstechnologien für die Digitalisierung im Pflanzenbau" geeignete Technologien in einem regionalen Experimentierfeld in Mecklenburg-Vorpommern.

"Es geht uns hierbei vor allem um die Erprobung von Technologien für Anwendungen, die Landwirten zukünftig helfen sollen, Ernteerträge abzuschätzen, Flächen mit minderen Erträgen zu erfassen oder aber auch über die Feuchtigkeit des Bodens Aussagen treffen zu können", sagt Prof. Erik Borg vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum in Neustrelitz. Hierfür werden Geodaten verwendet, die von Fernerkundungssensoren auf Satelliten oder Drohnen aufgenommen werden.

Die etwa 220 Kilometer nördlich von Berlin gelegene Testfeldfläche, nahe der Stadt Demmin, ist dafür sehr gut geeignet, denn sie wird landwirtschaftlich intensiv genutzt. "Das Testfeld "DEMMIN" existiert seit 20 Jahren und wurde speziell zur Erprobung von Fernerkundungsverfahren entwickelt. Insbesondere die vielfältige Landschaft, die wir hier vorfinden, ermöglicht uns, auf relativ begrenztem Raum verschiedenste Fernerkundungsanwendungen unter verschiedenen Rahmenbedingungen mit vertretbarem Aufwand zu entwickeln und zu testen", erklärt Borg weiter. "Schon die Pixelauflösung der Sensoren stellt eine Herausforderung für landwirtschaftliche Anwendungen dar. Die Digitalisierung in der Landwirtschaft soll helfen, die Aufwendungen zur Daten- und Informationsgewinnung sowie der darauf aufbauenden Beratung zu verbessern."

Das DLR liefert wissenschaftliche Grundlagen

Im Projekt "AgriSens DEMMIN 4.0" bündeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener DLR-Institute ihre Expertisen: Beteiligt sind das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum mit den Abteilungen Dynamik der Landoberfläche und Nationales Bodensegment sowie das 2017 neugegründete Institut für Datenwissenschaften in Jena mit der Abteilung Bürgerwissenschaften. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum liefert hierfür Satellitendaten, welche die Grundlage für ein pflanzenbauliches Monitoring darstellen. "Für die Testflächen in DEMMIN lassen sich unsere Erdbeobachtungszeitreihen und Informationslayer mit den durch die Projektpartner erhobenen In-situ-Messungen abgleichen und ermöglichen so die Erstellung von qualitativ hochwertigen Informationen", sagt Dr. Sarah Asam aus der Abteilungen Dynamik der Landoberfläche. Gemeinsam mit den Forscherinnen und Forschern der Abteilung Bürgerwissenschaften und Friedrich-Schiller-Universität (FSU) Jena werden Citizen Science Strategien entwickelt, welche die landwirtschaftlichen Akteure in die Datenerhebung einbeziehen. Dazu Sina Truckenbrodt von der FSU Jena: "Landwirtinnen und Landwirte verfügen über eine sehr detaillierte Ortskenntnis und einen umfangreichen Erfahrungsschatz bezüglich der Bewirtschaftung ihrer Anbauflächen. Vor dem Hintergrund eines zunehmenden Fachkräftemangels ergibt sich die Notwendigkeit, dieses Wissen zu bewahren und weiterzugeben. Gemeinsam mit den Landwirtinnen und Landwirten wollen wir deshalb digitale Karten samt Handlungsempfehlungen erarbeiten und so einen unkomplizierten Zugang zu bestehendem Wissen gewährleisten." So soll beispielsweise ortsgebundenes Wissen für die Kartierung von "Minderertragsflächen" erfasst, mit Informationen aus satellitengestützten Erdbeobachtungszeitreihen verschnitten und den Landwirtinnen und Landwirten in Form von Informationsprodukten zur Verfügung gestellt werden. "Durch die Bündelung von Expertise aus den drei sich ergänzenden Forschungsbereichen Fernerkundung, Daten- und Bürgerwissenschaften ermöglicht "AgriSens DEMMIN 4.0" die Entwicklung und Erprobung neuartiger Technologien für die Landwirtschaft. Insbesondere haben wir in DEMMIN aufgrund der langen und vertrauensvollen Zusammenarbeit mit dem Fernerkundungsdatenzentrum und der Friedrich-Schiller-Universität sehr gute Voraussetzungen, um Landwirte aktiv in aktuelle Erfassungsstrategien einzubinden" sagt Friederike Klan vom Institut für Datenwissenschaften in Jena.

Schaffung niedrigschwelliger Angebote für die Landwirtschaft

Das Projekt zielt darauf, Landwirten Datensätze zur Verfügung stellen zu können, aus denen sie die für ihre Arbeit wichtigen Informationen beziehen können. Diese Informationen dienen als Entscheidungsgrundlage für Maßnahmen wie Düngung, Aussaat oder Bodenbearbeitung. "Aktuell ist die Hürde, diese Daten zu nutzen, für viele Landwirte leider viel zu hoch. Das betrifft vor allem den Zugang zu den Daten, die Nutzung in einer Fülle von Softwarelösungen und unübersichtlichen Angeboten des Marktes. Wir möchten hier niedrigschwellige Lösungen anbieten", verspricht Dr. Daniel Spengler, Projektkoordinator, Sprecher des Experimentierfeldes und wissenschaftlicher Mitarbeiter am GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam.

Wissenschaft und Landwirtschaft im Verbund

Der Forschungsverbund AgriSens DEMMIN 4.0 setzt sich aus dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Julius-Kühn Institut Braunschweig, dem Deutschen Wetterdienst, der Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Julius-Maximilians-Universität Würzburg sowie der Hochschule Neubrandenburg zusammen. Die landwirtschaftlichen Akteure sind regionale Landwirtschaftsbetriebe im Raum Demmin in Mecklenburg-Vorpommern sowie Partnerbetriebe der beteiligten Forschungseinrichtungen, die sich über ganz Deutschland verteilen. Für interessierte landwirtschaftliche Akteure besteht weiterhin die Möglichkeit, sich dem Projekt anzuschließen.

Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner überreichte am 09. März 2020 den Fördermittelbescheid für das Projekt AgriSens DEMMIN 4.0. Der Beitrag des DLRs wird hierbei mit einer Projektförderung von 1,04 Millionen Euro unterstützt (Förderkennzeichen 28DE114C18).

Kontakt
  • Melanie-Konstanze Wiese
    Kommunikation Berlin, Neustrelitz, Dresden, Jena, Cottbus/Zittau
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Politikbeziehungen und Kommunikation
    Telefon: +49 30 67055-639
    Fax: +49 30 67055-102
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
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  • Sarah Asam
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Dynamik der Landoberfläche
    Telefon: +49 8153 28-1230
    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
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  • Dr. Friederike Klan
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Datenwissenschaften
    Arbeitsgruppe Bürgerwissenschaften
    Telefon: +49 3641 30960-110
    Mälzer Straße 3
    07745 Jena
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  • Sina Truckenbrodt
    Friedrich-Schiller-Universität Jena

    Institut für Geographie der Universität Jena
    07743 Jena
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  • Dr. Erik Borg
    Leiter des Teams Kalibrations- und Validationsstandort DEMMIN
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Abteilung Nationales Bodensegment
    Telefon: +49 3981 480-183
    Fax: +49 3981 480-299
    Kalkhorstweg 53
    17235 Neustrelitz
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