Description: 7 Ole Spickermann Fernerkundung und GIS – die neuen digitalen Werkzeuge der Landwirtschaft 4.0 LSA VERM 1/2020 Fernerkundung und GIS – die neuen digitalen Werkzeuge der Landwirtschaft 4.0 Von Ole Spickermann, Bernburg Zusammenfassung Die rasante Entwicklung von IT- und Fernerkundungstechnik eröffnete in den letzten Jahren dem modernen Landwirt viele neue Wege, seine Schläge noch effektiver zu bewirtschaften und knappe Betriebsmittel einzusparen. Von besonderem Interesse für die Pflanzenproduktion sind die bildgebenden Verfahren der Fernerkundung, welche optimal in Geoinformationssysteme eingebunden werden können, um so ein enormes Spektrum neuer Informationen zu generieren. 1 Von den Anfängen bis zur Landwirtschaft im 21. Jahrhundert Die Landwirtschaft hat im Laufe ihrer Jahrtausende währenden Entwicklung immer wieder entscheidende Impulse erhalten und verschiedene Entwicklungsstufen absol- viert, bis sie zu der hochmodernen und leistungsstarken Wirtschaftskraft wurde, wie wir sie heute kennen. Der Ackerbau, als einer der ältesten Wirtschaftsbereiche der Menschheit überhaupt, etablierte sich vor ca. 10.000 Jahren parallel auf verschiedenen Kontinenten und stellt seit dato die Grundversorgung der Menschen an Nahrungs- mitteln weltweit sicher [Odenbach 1997]. Die Entwicklung des Ackerbaus lässt sich je nach Betrachtungswinkel (politisch, tech- nisch, sozial, wirtschaftlich) unterschiedlich gliedern [Krombholz 2018].Wird der Aspekt der technischen Entwicklung betrachtet, drängen sich vier große Entwick- lungssprünge auf. Die Anfänge des Pflanzenbaus waren bis ins späte Mittelalter durch vorwiegend menschlichen Arbeits- und Kraftaufwand geprägt.Technische Errungen- schaften wie der Pflug und der verstärkte Einsatz von Nutztieren änderten allmählich das Bild der Landwirtschaft. Ein zweiter großer Sprung erreichte die landwirtschaftli- che Produktion im Nachgang der Industriellen Revolution zum Ende des 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts. In dieser Zeit war die Geburtsstunde der ersten Trakto- ren zu verzeichnen, welche die Produktivität um ein Vielfaches erhöhten. Zum Ende des 20. Jahrhunderts hielt die GPS-Navigation Einzug in die Landwirtschaft. Die Ma- schinen konnten von nun an mit zuvor nie dagewesener Präzision gesteuert werden, was vor allem in den Bereichen des Umweltschutzes und der Produktionseffizienz große Vorteile brachte. Seit der Einführung eines flächendeckenden Internetzugangs befindet sich die Landwirtschaft bis heute erneut in einer besonderen Phase ihrer Entwicklung. Im Rahmen der Landwirtschaft 4.0 gilt es, Prozesse und Maschinen bestmöglich zu vernetzen, um auf der einen Seite die Produktivität zu steigern, aber gleichzeitig die Umwelt bestmöglich zu schützen und natürliche Ressourcen sowie die natürlichen Regulationsmechanismen von Agrarökosystemen zu schonen und zu fördern. Der Schutz der Umwelt stellt jedoch nur eine von zahlreichen Herausforderungen dar, welchen sich die Landwirtschaft im 21. Jahrhundert widmen muss. So stellen ver- LSA VERM 1/2020 Ole Spickermann Fernerkundung und GIS – die neuen digitalen Werkzeuge der Landwirtschaft 4.0 8 schärfte Gesetzgebungen über den Einsatz von Pflanzenschutz- und Düngemitteln für den modernen Landwirt genauso ein Problem dar, wie stetig steigende Kosten für Bo- den und Betriebsmittel. Ein besonders aktuelles aber auch gravierendes Problem, für das eine Lösung gefunden werden muss, bringt der Klimawandel mit sich.Auch in zu- vor von Extremwettersituation nicht betroffenen Regionen kommt es jetzt immer wieder zu Ernteausfällen. Die intelligente Vernetzung gewonnener Daten soll hier hel- fen, die Entscheidungsprozesse des Landwirtes zu unterstützen [Balmann 2017; Iser- meyer 2014].Trotz dieser großen Herausforderungen gilt es, das oberste Gut der landwirtschaftlichen Produktion, die Sicherung der Grundversorgung der Menschen, stets zu gewährleisten. Der Landwirtschaft 4.0 stehen hierfür drei große sich überschneidende Bereiche mit unterschiedlichen Werkzeugen zur Verfügung (Abb. 1). Abb. 1: Die drei Teilbereiche der Landwirtschaft 4.0 Besonders in den Bereichen des Digital und Smart Farmings liegt ein besonderes Au- genmerk auf der Datenerfassung, -verarbeitung und -bereitstellung für den Agrarma- nager.Aufgrund der steigenden Lohnkosten gilt es, in diesen Bereichen möglichst vie- le Prozesse miteinander zu verknüpfen und zu automatisieren, damit diese schnell bei Entscheidungsprozessen, von welchen mehrere 100 Stück pro Saison anfallen, genutzt werden können. In der folgenden Abbildung ist ein solches Schema beispielhaft darge- stellt. Abb. 2: Informationsschema des Agrarmanagers Die Abbildung 2 zeigt deutlich auf, dass der Agrarmanager nicht nur in der Verantwor- tung steht, externe Daten sinnvoll zu bündeln, sondern auch sämtliche interne Daten 9 Ole Spickermann Fernerkundung und GIS – die neuen digitalen Werkzeuge der Landwirtschaft 4.0 LSA VERM 1/2020 zu Boden und Pflanzen zu erfassen und diese mit den externen Informationen zu ver- knüpfen, sowie sämtliche daran gebundenen Prozesse zu dokumentieren. Damit dies gelingt, wird bereits jetzt auf die Werkzeuge der Fernerkundung in Kombination mit Geoinformationssystemen zurückgegriffen. 2 Werkzeuge der digitalen Landwirtschaft Die Werkzeuge der digitalen Landwirtschaft umfassen ein breitgefächertes Spektrum verschiedener Methoden und Techniken, weshalb im Folgenden nur auf eine kleine Auswahl eingegangen wird und hier besonders auf die Methoden der Datenerhebung mittels Fernerkundung und deren Organisation in Geoinformationssystemen. Moderne Fernerkundungstechniken beschränken sich im Allgemeinen auf die bemann- te und unbemannte Luftfahrt (unmanned aerial vehicle, UAV) sowie den Einsatz von Satelliten (Abb. 3). Abb. 3: Forschungs-UAV der AG Feldversuche (links) und Forschungsgyrokopter des Instituts für Geoinformation und Vermessung (rechts) der Hochschule Anhalt Besonders seit der Jahrtausendwende rückten aber auch immer mehr die eigentlichen Arbeitsmaschinen als Sensorträger in den Vordergrund, da so der Aspekt der online Datenerfassung und -nutzung besser bedient werden kann. Bereits jetzt sind Senso- ren im alltäglichen Einsatz, welche bspw. eine Abschätzung des Ernährungszustandes der Pflanzen zulassen und direkt die ermittelten Daten an einen angebauten Dünger- streuer übermitteln, welcher dann vollautomatisch bedarfsgerecht düngt. Diese ver- schiedenen Techniken der Datenerfassung weisen ganz unterschiedliche Vor- und Nachteile auf und finden daher in unterschiedlichen Bereichen der Landwirtschaft An- wendung (Tab. 1). Tab. 1: Überblick der Vor- und Nachteile verschiedener Sensorträgersysteme DGPS-Dienste (Differential GPS, optimierte GPS-Präzision dank Korrekturdaten) hel- fen dabei, diese gesammelten Daten auf den Schlägen des Landwirtes zu lokalisieren und unterstützen im Nachgang, bei Bedarf, die Maschinen auf wenige Zentimeter ge- nau zu steuern z. B. beim Halten der Fahrspuren oder bei der Ertragskartierung wäh-
Origin: /Land/Sachsen-Anhalt/LVERMGEO
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Language: Deutsch
Issued: 2020-06-02
Modified: 2020-06-02
Time ranges: 2020-06-02 - 2020-06-02
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