¶ Satellitendaten
Satellitendaten sind optische Sensordaten zur Erfassung bestimmter Merkmale oder Eigenschaften auf der Erdoberfläche [1].
¶ Beschreibung
Spricht man über Sensordaten, meint man damit keine farbigen Luftbilder, sondern Daten eines Sensors in Falschfarbendarstellung. Bei der Aufnahme wird die Erdoberfläche in Zeilen eingeteilt, die ein Sensor nach benötigter Eigenschaft abscannt. Bei einer Vorbearbeitung werden die gewonnenen Daten in lagerichtige Bilddaten gewandelt, welche in einem Geoinformationssystem (GIS) abgerufen und bearbeitet bzw. analysiert werden können [1].
¶ Satelliten
Es gibt Satelliten in vielfältiger Variation, die verschiedenen Institutionen oder Programmen angehören und unterschiedliche Datenformen erfassen.
Eines dieser Programme ist das „Europäische Copernicus Programm“, welches nach eigenen Aussagen den wichtigsten Rohstoff liefert, nämlich Informationen [2]. Hierbei muss erwähnt werden, dass Infos auch durch andere Satelliten geliefert werden. Copernicus besteht aus einer eigenen Satellitenflotte, die In-situ-Daten und Daten nationaler und kommerzieller Satelliten umfasst. Die Beobachtungsdaten sind übergeordnet für den Umweltschutz ausgerichtet. Koordiniert wird dies durch die „Europäische Weltraumorganisation“ (ESA). Sie und die „Europäische Organisation für die Nutzung Meteorologischer Satelliten“ (EUMETSAT) übernehmen auch die Aufgaben der im Weltraum befindlichen Teile [2]. Die Satelliten von Copernicus nennen sich „Sentinels“. Der Betrieb wird folgendermaßen aufgeteilt (Tab. 1) [2]:
Tabelle 1: Satellitenaufteilung [2]
| ESA | EUMETSAT |
|
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Sentinel 1 ist für Radardaten mit 5 Meter Auflösung zuständig („C-Band“), Sentinel 2 für sichtbare & Infrarotdaten mit einer Genauigkeit bis 10 m. Sentinel 3 liefert optische/thermische Meeresdaten, Sentinel 4 erfasst die Luftqualität über Europa und Nordafrika. Der Sentinel 5 wertet Atmosphärengase aus, während Sentinel 6 die Meeresspiegelhöhe erfasst. Sentinel 6 befindet sich aktuell noch nicht in Betrieb [1].
Um aus den Satellitendaten GIS-fähige Daten zu schaffen, gibt es im Rahmen des Copernicus Programms die OpenSource-Anwendung SNAP (Sentinel Application Platform) [1].
¶ Satellitendaten in der Landwirtschaft
Mit der Digitalisierung entsteht ein Zwang neue Herangehensweisen für die tägliche Arbeit zu entwickeln [3]. Neue und bessere Datengrundlagen durch bessere Technik sind die Basis, auf denen verschiedene Beratungsleistungen aufbauen [3]. Die Fernerkundung liefert bereits hohe Bodenauflösung und Wiederholraten [3]. Satellitendaten sind unter anderem im Pflanzenbau interessant, da mit ihnen eine Aussage über den Zustand getroffen werden kann (Abb. 1) [3]. Die Bilder des Sentinel 2 nehmen die dafür notwendigen Bilder im IR-Bereich auf [3]. Mit den Methoden des Vegetationsindizes (NDVI) können Aussagen über Biomasse und Gesundheit getroffen werden. Mehrere Bilder können zu Managementzonen als Karten zusammengefasst werden [3].
Die Agrarforschung benötigt die Satellitendaten grundsätzlich um raumbezogene Daten zu verknüpfen (Boden- und Standortdaten, in-situ-Daten, Wetter- und Klimadaten). Neben den Ernteerträgen können die Ausmaße von Schaderregern, Dürre oder Hochwasser vorhergesagt werden [5]. Beispiele zum Pflanzenwachstum findet man für Wein mit der App „Easy Vineyard“, die ESA Satellitendaten verwendet. Eine andere Anwendung auf ähnlicher Basis ist eine App für Kartoffelbauer [5].
¶ Fazit
Das Precision Farming basiert auf Daten- und GNSS-gestützten Technologien. Die Dabei verwendeten Satelliten- und Sensordaten sind eine Grundlage und gewinnen immer mehr an Bedeutung durch die Einsparung von Betriebsmitteln und dem damit verbundenen Umweltschutzaspekt [6]. Für kleine Betriebe ist die Nutzung von Fortschritt aus Kostengründen oft nicht zu stemmen. Mit dem EIP-Projekt GIS-ELA soll dem entgegengewirkt werden [6]. Applikationskarten sollen dabei kostengünstig mit den Bildern der Satellitenbilder des Sentinel 2 erstellt werden und geografisch über QGIS ausgewertet werden. Zukünftig soll die Möglichkeit via App am Traktor nutzbar sein [6]. Mit den überwiegend bereitgestellten verschiedenen Bilddatenarten, können Modelle und Algorithmen entwickelt werden, die durch Sensoren an landwirtschaftlichen Geräten weiterverarbeitet und optimiert werden können. Selbst eine Steuerung der Geräte ist schon mit GPS-Empfängern die Satellitendaten abgreifen möglich [7]. Grundsätzlich unterliegt der Agrarsektor einem ständigen Wandel, der zwischen den Spannungsfeldern Optimierung, Effizienz und Intensivierung sowie der Nachhaltigkeit & dem Umweltschutz steht. Die benötigten Daten für Zustandskarten werden aber durch aktuelle und zurückliegende Daten geformt. Zur Zonierung dieser „Zonenkarten“ können unter anderem Daten aus den Satelliten RapidEye, Landsat, Sentinel 2 und Planetscope verwendet werden, wie Vallentin (2020) [8] zeigt. Ihre Methode wählt eigenständig die geeigneten Daten. Allgemein sind Satellitendaten geeignet für verschiedenste Anwendungsfelder (diverse Modellentwicklungen, Zonierungen, Präzisionslandwirtschaft). Die Verarbeitung und Auswahl erfordert allerdings ein größeres Verständnis [8].
¶ Anwendungsbereich
(hier folgen passende Praxisbeispiele)
¶ Quellen
- Satellitendaten und das Copernicus-Programm: Geodaten Niedersachsen
- Das Copernicus-Programm: Copernicus Europas Blick auf die Erde
- Satellitendaten für die Landwirtschaft: Digitalisierung als Trend: M. Weis
- Nutzung von Satellitendaten für die praktische Landwirtschaft: A. Schaumberger, A. Klingler
- Copernicus: Landwirtschaft – Copernicus Europas Blick auf die Erde
- Geo-Informations-Systeme für teilflächenspezifische Bewirtschaftungsmethoden zur Effizienzsteigerung und Ökologisierung in der österreichischen Landwirtschaft (GIS-ELA): L. Hauer et al.
- EXPerimentierfeld zur datengetRiebenen VErnetzung und DigitaliSierung in der LandwirtSchaft (EXPRESS): I. Römer et al.
- Remote Sensing for Precision Agriculture: Yield mapping and delineation of management zones with multispectral satellite imagery and GIS data: C. Vallentin
¶ Wissenschaftliche Publikationen
¶ Autoren*innen
Michael Wagner, Technische Zentralstelle Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (TZ DLR-RNH)