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Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)

Das Projekt "Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Kommunikation und Navigation durchgeführt. Das ionosphärische Plasma reagiert auf Änderungen der ionosphärischen EUV und UV-Strahlung auf der Zeitskala der solaren Rotation mit einer Verzögerung von 1-2 Tagen. Es wird angenommen, dass diese Verzögerung auf Transportprozesse von der unteren Ionosphäre in die F-Region zurück zu führen ist, doch wurden bislang nur begrenzte Modelluntersuchungen durchgeführt, um diesen Zusammenhang zu belegen. Innerhalb von DRIVAR sollen die Prozesse, die für die ionosphärische Verzögerung verantwortlich sind, durch umfassende Datenanalyse und Modellierung untersucht werden. Verschiedene solare Proxies sowie spektral aufgelöste EUV- und UV-Flüsse aus Satellitenmessungen werden verwendet und zusammen mit ionosphärischen Parametern analysiert, welche aus GPS-Radiookkultationsmessungen, Ionosondenmessungen und GPS-Gesamtelektronenmessungen stammen. Letztere haben sowohl den Vorteil einer globalen Abdeckung als auch einer z.T. räumlich hoher Auflösung. Die ionosphärsche Verzögerung wird auf verschiedenen Zeitskalen ionosphärischer Variation (Tage, solare Rotation, saisonal) untersucht, und regionale Abhängigkeiten werden analysiert.Wegen des komplexen Charakters der involvierten Prozesse in der Thermosphäre und Ionosphäre werden Experimente mit numerischen Modellen benötigt, um die der Verzögerung zugrundeliegenden Prozesse physikalisch zu untersuchen. Wir verwenden das Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe), um die Verzögerung zu simulieren und führen Sensitivitätsstudien durch um die zur ionosphärischen Verzögerung führenden Prozesse im Detail zu analysieren. Zusätzliche Experimente werden mit dem Upper Atmosphere Model (UAM) durchgeführt.Die Ergebnisse von DRIVAR werden zu einem verbesserten Verständnis ionosphärischer Prozesse führen und werden insbesondere in der Vorhersage ionosphärischer Variabilität Anwendung finden, z.B. bei der Analyse und Vorhersage von GNSS- Positionsfehlern.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADLER Arbeitsmaschinen GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projektes ist die technische Entwicklung von drei landwirtschaftlichen Anbaugeräten, die als Prozesskette zusammen eine präzise mechanische Unkrautregulierung ermöglichen. Basis des Funktionsprinzips sind hochgenaue Positionsdaten, die über GNSS/RTK-Systeme bereitgestellt werden. Hierbei werden Daten des Global Navigation Satellite System (GNSS) wie z.B. GPS-Signale (Global Position System) durch terrestrische Systeme wie RTK (Real Time Kinematics) ergänzt und damit im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit für landwirtschaftliche Anwendungen im Rahmen des Precision Farming nutzbar gemacht. Der Kern der Prozesskette bildet dabei die Speicherung und Nutzung der hochgenauen Positionsdaten einzelner Pflanzen. Dazu werden diese Daten schon während des Saat- bzw. Pflanzprozesses erfasst und gespeichert. Die mechanische Unkrautbehandlung während der Vegetationsphase erfolgt dann mit Präzisionshackmaschinen, deren bewegliche Hackmesser so arbeiten, dass an den aus den vorherigen Prozessschritten bekannten Nutzpflanzenpositionen der Boden unbearbeitet bleibt, während alle anderen Bereiche sowohl zwischen den Reihen (inter-row) als auch innerhalb der Reihen (intra-row) von Unkraut befreit werden. Die neuen Sä- und Pflanzmaschinen bauen auf vorhandenen technisch erprobten Maschinen auf, die dann antriebs- und steuerungstechnisch an die neue Technologie angepasst bzw. erweitert werden. Die neue Hackmaschine baut auf einem in einem Vorgängerprojekt entwickelten Prototypen auf, dessen Antrieb und Steuerung im Rahmen des Projektes verbessert und zur Serienreife gebracht werden soll. Gegenüber kamerabasierten Systemen zur Pflanzenerkennung durch Hackmaschinen bietet das positionsdatenbasierte System den Vorteil eines präzisen und robusten Betriebs auch bei sehr kleinen Nutzpflanzen oder sehr dichtem Pflanzenbewuchs.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DNL-contact GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projektes ist die technische Entwicklung von drei landwirtschaftlichen Anbaugeräten, die als Prozesskette zusammen eine präzise mechanische Unkrautregulierung ermöglichen. Basis des Funktionsprinzips sind hochgenaue Positionsdaten, die über GNSS/RTK-Systeme bereitgestellt werden. Hierbei werden Daten des Global Navigation Satellite System (GNSS) wie z.B. GPS-Signale (Global Position System) durch terrestrische Systeme wie RTK (Real Time Kinematics) ergänzt und damit im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit für landwirtschaftliche Anwendungen im Rahmen des Precision Farming nutzbar gemacht. Der Kern der Prozesskette bildet dabei die Speicherung und Nutzung der hochgenauen Positionsdaten einzelner Pflanzen. Dazu werden diese Daten schon während des Saat- bzw. Pflanzprozesses erfasst und gespeichert. Die mechanische Unkrautbehandlung während der Vegetationsphase erfolgt dann mit Präzisionshackmaschinen, deren bewegliche Hackmesser so arbeiten, dass an den aus den vorherigen Prozessschritten bekannten Nutzpflanzenpositionen der Boden unbearbeitet bleibt, während alle anderen Bereiche sowohl zwischen den Reihen (inter-row) als auch innerhalb der Reihen (intra-row) von Unkraut befreit werden. Die neuen Sä- und Pflanzmaschinen bauen auf vorhandenen technisch erprobten Maschinen auf, die dann antriebs- und steuerungstechnisch an die neue Technologie angepasst bzw. erweitert werden. Die neue Hackmaschine baut auf einem in einem Vorgängerprojekt entwickelten Prototypen auf, dessen Antrieb und Steuerung im Rahmen des Projektes verbessert und zur Serienreife gebracht werden soll. Gegenüber kamerabasierten Systemen zur Pflanzenerkennung durch Hackmaschinen bietet das positionsdatenbasierte System den Vorteil eines präzisen und robusten Betriebs auch bei sehr kleinen Nutzpflanzen oder sehr dichtem Pflanzenbewuchs.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Fachbereich Maschinenbau durchgeführt. Ziel des Projektes ist die technische Entwicklung von drei landwirtschaftlichen Anbaugeräten, die als Prozesskette zusammen eine präzise mechanische Unkrautregulierung ermöglichen. Basis des Funktionsprinzips sind hochgenaue Positionsdaten, die über GNSS/RTK-Systeme bereitgestellt werden. Hierbei werden Daten des Global Navigation Satellite System (GNSS) wie z.B. GPS-Signale (Global Position System) durch terrestrische Systeme wie RTK (Real Time Kinematics) ergänzt und damit im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit für landwirtschaftliche Anwendungen im Rahmen des precision farming nutzbar gemacht. Der Kern der Prozesskette bildet dabei die Speicherung und Nutzung der hochgenauen Positionsdaten einzelner Pflanzen. Dazu werden diese Daten schon während des Saat- bzw. Pflanzprozesses erfasst und gespeichert. Die mechanische Unkrautbehandlung während der Vegetationsphase erfolgt dann mit Präzisionshackmaschinen, deren bewegliche Hackmesser so arbeiten, dass an den aus den vorherigen Prozessschritten bekannten Nutzpflanzenpositionen der Boden unbearbeitet bleibt, während alle anderen Bereiche sowohl zwischen den Reihen (inter-row) als auch innerhalb der Reihen (intra-row) von Unkraut befreit wird. Die neuen Sä- und Pflanzmaschinen bauen auf vorhandenen technisch erprobten Maschinen auf, die dann antriebs- und steuerungstechnisch an die neue Technologie angepasst bzw. erweitert werden. Die neue Hackmaschine baut auf einem in einem Vorgängerprojekt entwickelten Prototypen auf, dessen Antrieb und Steuerung im Rahmen des Projektes verbessert und zur Serienreife gebracht werden soll. Gegenüber kamerabasierten Systemen zur Pflanzenerkennung durch Hackmaschinen bietet das positionsdatenbasierte System den Vorteil eines präzisen und robusten Betriebs auch bei sehr kleinen Nutzpflanzen oder sehr dichtem Pflanzenbewuchs.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maschinenfabrik Schmotzer GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die technische Entwicklung von drei landwirtschaftlichen Anbaugeräten, die als Prozesskette zusammen eine präzise mechanische Unkrautregulierung ermöglichen. Basis des Funktionsprinzips sind hochgenaue Positionsdaten, die über GNSS/RTK-Systeme bereitgestellt werden. Hierbei werden Daten des Global Navigation Satellite System (GNSS) wie z.B. GPS-Signale (Global Position System) durch terrestrische Systeme wie RTK (Real Time Kinematics) ergänzt und damit im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit für landwirtschaftliche Anwendungen im Rahmen des Precision Farming nutzbar gemacht. Der Kern der Prozesskette bildet dabei die Speicherung und Nutzung der hochgenauen Positionsdaten einzelner Pflanzen. Dazu werden diese Daten schon während des Saat- bzw. Pflanzprozesses erfasst und gespeichert. Die mechanische Unkrautbehandlung während der Vegetationsphase erfolgt dann mit Präzisionshackmaschinen, deren bewegliche Hackmesser so arbeiten, dass an den aus den vorherigen Prozessschritten bekannten Nutzpflanzenpositionen der Boden unbearbeitet bleibt, während alle anderen Bereiche sowohl zwischen den Reihen (inter-row) als auch innerhalb der Reihen (intra-row) von Unkraut befreit werden. Die neuen Sä- und Pflanzmaschinen bauen auf vorhandenen technisch erprobten Maschinen auf, die dann antriebs- und steuerungstechnisch an die neue Technologie angepasst bzw. erweitert werden. Die neue Hackmaschine baut auf einem in einem Vorgängerprojekt entwickelten Prototypen auf, dessen Antrieb und Steuerung im Rahmen des Projektes verbessert und zur Serienreife gebracht werden soll. Gegenüber kamerabasierten Systemen zur Pflanzenerkennung durch Hackmaschinen bietet das positionsdatenbasierte System den Vorteil eines präzisen und robusten Betriebs auch bei sehr kleinen Nutzpflanzen oder sehr dichtem Pflanzenbewuchs.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innotronic Elektronische Systeme GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die technische Entwicklung von drei landwirtschaftlichen Anbaugeräten, die als Prozesskette zusammen eine präzise mechanische Unkrautregulierung ermöglichen. Basis des Funktionsprinzips sind hochgenaue Positionsdaten, die über GNSS/RTK-Systeme bereitgestellt werden. Hierbei werden Daten des Global Navigation Satellite System (GNSS) wie z.B. GPS-Signale (Global Position System) durch terrestrische Systeme wie RTK (Real Time Kinematics) ergänzt und damit im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit für landwirtschaftliche Anwendungen im Rahmen des Precision Farming nutzbar gemacht. Der Kern der Prozesskette bildet dabei die Speicherung und Nutzung der hochgenauen Positionsdaten einzelner Pflanzen. Dazu werden diese Daten schon während des Saat- bzw. Pflanzprozesses erfasst und gespeichert. Die mechanische Unkrautbehandlung während der Vegetationsphase erfolgt dann mit Präzisionshackmaschinen, deren bewegliche Hackmesser so arbeiten, dass an den aus den vorherigen Prozessschritten bekannten Nutzpflanzenpositionen der Boden unbearbeitet bleibt, während alle anderen Bereiche sowohl zwischen den Reihen (inter-row) als auch innerhalb der Reihen (intra-row) von Unkraut befreit werden. Die neuen Sä- und Pflanzmaschinen bauen auf vorhandenen technisch erprobten Maschinen auf, die dann antriebs- und steuerungstechnisch an die neue Technologie angepasst bzw. erweitert werden. Die neue Hackmaschine baut auf einem in einem Vorgängerprojekt entwickelten Prototypen auf, dessen Antrieb und Steuerung im Rahmen des Projektes verbessert und zur Serienreife gebracht werden soll. Gegenüber kamerabasierten Systemen zur Pflanzenerkennung durch Hackmaschinen bietet das positionsdatenbasierte System den Vorteil eines präzisen und robusten Betriebs auch bei sehr kleinen Nutzpflanzen oder sehr dichtem Pflanzenbewuchs.

Verknüpfung von Cosmic Ray Neutron Sensing (CRNS) mit aktiven und passiven Fernerkundungsdaten

Das Projekt "Verknüpfung von Cosmic Ray Neutron Sensing (CRNS) mit aktiven und passiven Fernerkundungsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung (ILaUP) durchgeführt. Direkte lokale Beobachtungen des Bodenfeuchtegehalts (BFG) mit in-situ Messgeräten sind derzeit aufgrund der hohen räuml. und zeitl. Variabilität nur eingeschränkt nutzbar. Fernerkundungsdaten können mit verschiedenen Methoden verwendet werden, um tägliche Daten mit einer groben räumlichen Auflösung zu liefern. Für viele regionale Anwendungen werden jedoch Produkte mit einer räumlichen Auflösung von ca. 10 bis 30 m benötigt. Der Kontrast zwischen dem punktuellen Charakter aktueller terrestrischer Bodenfeuchtemessungen und der Bodenauflösung von Satelliten, die zur Bestimmung der Bodenfeuchte eingesetzt werden, stellt eine große Herausforderung für die Kalibrierung und Validierung von Produkten aus Satellitenmissionen dar. CRNS eröffnet Chancen, dieses Defizit zu überwinden. Das Upscaling von CRNS-Daten ist jedoch schwierig, da die CRNS-Messung ein integriertes Signal über eine Grundfläche mit ca. 200m Radius ist. Zudem ist die Messung sehr anfällig für zusätzliche Wasserquellen speziell der ober- und unterirdischen Biomasse. Das Bodenfeuchtesignal muss daher von den Wasserquellen separiert werden. Unser wissenschaftliches Ziel ist es, die prozessbasierten Zusammenhänge zwischen dem aus CRNS abgeleiteten BFG und der oberflächenbasierten aber räumlich detaillierteren Berechnung des BFG mit verschiedenen Fernerkundungssensoren (thermisch, hyper-, multispektral, SAR und LiDAR) zu verstehen. Zu diesem Zweck werden Vegetationsparameter (texturelle, strukturelle, emissive und reflektierende) von verschiedenen aktiven und passiven Sensoren abgeleitet und auf ihre Eignung für die Ableitung des BFG in singulären und synergistischen Beobachtungen getestet. Dies wird entsprechend den räumlichen und zeitlichen Skalen der CRNS-Messungen, insbesondere in den Teilprojekten (TP) Großfl. CRNS-Netzwerk und Mobiles CRNS, umgesetzt. Die Abschätzung des BFG der Landbedeckung durch hochauflösende Fernerkundungsparameter wird zu einer besseren Korrekturfunktion des CRNS-Signals bei der Berechnung des BFG beitragen. Mit dem Modul wollen wir einen Schritt in Richtung einer großflächigen Übertragung von dem aus CRNS abgeleiteten BFG gehen. Dieses TP wird die Lücke zwischen verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen bei der Ableitung des BFG schließen. Für die Berechnung von Wasserquellen werden Vegetations- und oberflächennahe BFG-Daten für die TPs Großfl. CRNS-Netzwerk, Mobiles CRNS, Hydrogeodäsie und Vegetation zur Verfügung gestellt. CRNS-Messungen aus gemeinsamen Feldkampagnen werden zur Validierung von den aus Fernerkundungsdaten abgeleiteten Bodenfeuchteprodukten verwendet. Die TPs Hydrogeodäsie, Großfl. CRNS-Netzwerk und Mobiles CRNS werden die aus der Fernerkundung abgeleiteten räumlich hochaufgelösten Bodenfeuchtemuster nutzen, um die intergierten CRNS und GNSS-R Beobachtungen besser zu verstehen. Die TPs Hydrol. Modellierung und Grundwasserneubildung planen die Implementierung der abgeleiteten BFG-Karten in ihre Modelle.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) durchgeführt. Das Verbundprojekt PAM3D zielt darauf ab praxistaugliche digitale Lösungen für die automatisierte Berechnung der Hangneigung für an Gewässer grenzende landwirtschaftliche Flächen zu entwickeln. Darauf aufbauend wird ein webfähiger Hanglagenservice bereitgestellt, der dem Landwirt ermöglicht mit selbst aufgezeichneten oder extern bereitgestellten Daten die gesetzlichen Hangneigungsauflagen automatisiert und nachvollziehbar zu erfüllen. Die Umsetzung erfolgt mit Hilfe der moderner Informationstechniken und 3D-Daten aus Drohnen-Aufnahmen, Traktorüberfahrten (RTK-GNSS), amtlichen digitalen Geländemodellen (DGM), aber auch satellitenbasierte Daten. Auf Grundlage wissenschaftlicher Methoden wird für diese Datensätze Nutzungsszenarien erstellt und ihre Eignung für den täglichen Einsatz in der modernen Landwirtschaft getestet. In einem weiteren Schritt werden Algorithmen entwickelt die eine automatisierte Ableitung von Höhenparametern aus den verschieden Datenquellen ermöglichen. Der darauf aufbauende Hanglagenservice wird zusätzlich in die Systemarchitektur des bereits erfolgreich getesteten und von der DLG mit Gold ausgezeichneten Pflanzenschutz Anwendungs-Manager (PAM) integriert. Der 2015 entwickelte PAM-Service ermöglicht schon heute einen automatisierten Pflanzenschutz, von der Befallsdiagnose, über die Pflanzenschutzmittelempfehlung bis hin zu einer Cross Compliance konformen Anwendung und Dokumentation.

Teilvorhaben: HTWK Leipzig

Das Projekt "Teilvorhaben: HTWK Leipzig" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Institut für Elektronik und Biomedizinische Informationstechnik (EBIT), Professur Nachrichtentechnik durchgeführt. Im Vorhaben soll untersucht werden, in wieweit derzeitige Systeme zum Beobachten von Tieren über Satellit ergänzt werden können hinsichtlich Echtzeitfähigkeit und Positionsbestimmung mit und ohne Einsatz von GNSS-Technologien. Hierfür werden Konzepte erarbeitet und erste Tests im Labor und Freifeld durchgeführt.

Teilvorhaben: Elektra Solar GmbH

Das Projekt "Teilvorhaben: Elektra Solar GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elektra Solar GmbH durchgeführt. Für das Projekt 'Thermcity3D' soll ein neuartiges, hochauflösendes Sensorsystem basierend auf fünf optischen Kameras und einer IR-Thermalkamera entwickelt werden, das in einem umweltfreundlichen, nahezu emissionsfreien, solarelektrisch betriebenen Leichtflugzeug zur Erfassung von luftgestützten Geodaten zum Einsatz kommen soll. Neben den bereits genannten Umweltaspekten liefert die geringe Fluggeschwindigkeit, die niedrige mögliche Flughöhe sowie die geringen Vibrationen der Flugzeugstruktur sehr gute Voraussetzungen für die geplanten Luftaufnahmen. Ziel dieses Vorhabens ist insbesondere die Auswahl und die Integration der hierfür geeigneten Kamerasysteme unter Berücksichtigung der speziellen Randbedingungen, die durch die Trägerplattform gestellt werden. Neben der Optimierung verschiedener Parameter wie Kameraanordnung, Befliegungsmuster, Belichtungseinstellungen...etc. soll weiterhin ein hochgenaues GNSS-System entwickelt und getestet werden, mit dem eine zentimetergenaue Georeferenzierung jedes einzelnen Bildes möglich ist. Die direkte Lokalisierung der Sensordaten reduziert zum einen den Prozessierungsaufwand bei der Berechnung der 3D-Geometrien aus den 2D-Bilddaten und erhöht zugleich die Genauigkeit des Ergebnisses wodurch sich das Anwendungsspektrum erhöht.

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