Was ist eigentlich Fernerkundung?
Als Fernerkundung wird die Messung von Objekten aus der Entfernung und ohne physischen Kontakt mit dem Zielgegenstand bezeichnet. Dafür werden Plattformen (z. B. Flugzeuge, Satelliten oder Drohnen) genutzt, die mit Abstand zur Erdoberfläche entweder aus dem All oder in großer oder geringerer Höhe über dem Boden mithilfe von speziell entwickelten Sensoren die Erde, ihre Landoberfläche, die Ozeane, die Atmosphäre sowie ihre Dynamik messen. So erfasste Daten können eine wichtige Unterstützung für die Landwirtschaft sein.
Je nach Parameter, der durch die Fernerkundung untersucht werden soll, werden Sensoren verwendet, die unterschiedliche Frequenzen bzw. Wellenlängen aufzeichnen. Für den Agrarbereich sind bei den aktiven Radarsystemen insbesondere Frequenzen im L-, C- und X-Band von Bedeutung. Sie ermöglichen Aussagen zu den Parametern Bodenfeuchte oder Bestandsstruktur. Bei den passiven Verfahren sind insbesondere verschiedene Bereiche des sichtbaren Lichts und des Infrarots interessant, um Parameter wie Chlorophyll-Absorption, Biomasse, Vitalität oder Trockenstress von Pflanzenbeständen zu erheben.
Entscheidend für die Nutzungsmöglichkeiten von Fernerkundungsdaten sind die thematische Aufgabenstellung sowie die Auflösung der Daten. Wie groß die Fläche ist, die ein Pixel abdeckt (zwischen Zentimetern und Kilometern), welche Wellenlängenbereiche (z. B. sichtbares Licht, Infrarotbereich oder Radiowellenbereich) abgedeckt werden und wie häufig ein Parameter erhoben wird, bestimmt den Einsatzbereich der Daten. Es wird daher zwischen der geometrischen, der spektralen und der temporalen Auflösung unterschieden.
Mit steigenden Auflösungen ist auch eine steigende Datenmenge verbunden. Dies stellt zwar neue Anforderungen an die Datenhaltung, ist aber in der Regel insbesondere für die Nutzung in der Landwirtschaft von erheblichem Vorteil und eröffnet neue Nutzungsmöglichkeiten.
Landwirtschaftliche Fernerkundung zielt auf das Monitoring der Kulturpflanzenentwicklung in verschiedenen raum-zeitlichen Zusammenhängen und Auflösungen. Das betrifft beispielsweise die Ableitung von Vegetations- und Bodenparametern oder -klassen zur Fruchtartenerkennung, zum Biodiversitätsmonitoring, zur Beobachtung des Vegetationszustands und Pflanzenstresses, zur Nährstoffversorgung, aber auch zur räumlichen Variabilität und Abgrenzung von Managementzonen für die landwirtschaftliche Produktion. Zeitreihendaten verschiedener Sensoren können auch für eine erweiterte Überwachung und Modellierung eingesetzt werden. So lassen sich beispielsweise phänologische Zyklen einzelner Anbaufrüchte, Ertragsschätzungen und Ernteprognosen ableiten oder Angaben zur Nettoprimärproduktion schätzen.
Die Fernerkundung in Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft
Satellitenaufnahmen und Luftbilder via Flugzeug oder Drohne liefern ein präzises und aktuelles Abbild der Erdoberfläche. Die Informationen der verschiedenen Erdbeobachtungs-Systeme auf den verschiedenen Plattformen können genutzt werden, um eine Vielfalt von Aufgaben zu unterstützen, die auf der flächendeckenden Erfassung des Zustands und der Veränderung der Land- und Meeresoberfläche basieren. Die so erfassten Daten sind eine wichtige Grundlage für die Unterstützung von Bewirtschaftungsprozessen im Pflanzenbau, in der Waldbewirtschaftung und Ozeanographie, ebenso wie für die Politikberatung und Folgenabschätzung in der Agrarpolitik.
Mit dem Start des Copernicus-Programms der Europäischen Union hat eine neue Zeitrechnung für die Fernerkundung begonnen. Große Gebiete (Regionen, Staaten, Kontinente) können seither mit einer hohen räumlichen Auflösung und in Abständen von wenigen Tagen erfasst werden. Die Daten sind zeitnah und frei verfügbar. Gleichzeitig haben die sich rasant entwickelnden technischen Möglichkeiten von Luftaufnahmen (z. B. Light Detection and Ranging (LiDAR) in Flugzeugen, Drohnen) die Erhebung von Merkmalen bis auf die Individuenebene verbessert. Dieser Fortschritt geht einher mit dem Etablieren innovativer Verfahren (z. B. künstliche Intelligenz) zur digitalen Prozessierung und Auswertung der enormen Datenmengen.
Forschungsprojekte und Anwendungsbeispiele
Im Bereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beschäftigen sich Forschende zum Beispiel im Forschungszentrum für Landwirtschaftliche Fernerkundung des Julius Kühn-Instituts (JKI) und in der Thünen-Fernerkundung des (Johann Heinrich von) Thünen-Instituts (TI) wissenschaftlich mit Fernerkundung und Geoinformationen. Sie haben zum Beispiel den Thünen-Fernerkundungsatlas und das Geoportal des JKI entwickelt.
Das BMEL fördert u.a. weitere Portale und Projekte, bei denen die Ergebnisse der Fernerkundung für die Land- und Forstwirtschaft in Wert gesetzt werden:
- Geoportal GDI-BMEL
- Nationale Forum für Fernerkundung und Copernicus
- InVekoS – Qualitätssicherung für das "Integrierte Verwaltungs- und Kontrollsystem"
- Automatisiertes Flächenmonitoring
- DynAWI - Extremwettersituationen sicher und regionsspezifisch vorhersagen
- KoBoS - Wissensportal Klimaschutz in pflanzenbaulichen Produktionssystem
- FNEWs - Intensivmonitoring - Daten und Bewertungsgrundlagen von 68 ausgewählten Waldflächen für die Forst- und Umweltpolitik
Zum Thema
- Geoinformation und Geodaten in der Landwirtschaft
- Datenportal für die Landwirtschaft
- Raumfahrt und Landwirtschaft | Space2Agriculture
- Agrarmeteorologischen Informationen für die Land- und Forstwirtschaft
- ISABEL - InformationsSystem zur Agrarmet. BEratung für die Länder
- Interdisziplinären Kontaktstelle Agrarmeteorologie
- NalamKI-KI-Dienste für die Anwendung in der Landwirtschaft
- Digitalisierung in der Landwirtschaft
- Europäisches Informationssystem für Waldbrände
