Institut für Lebensverhältnisse in ländlichen Räumen
Anja Herkner
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Institut für Innovation und Wertschöpfung in ländlichen Räumen
Die Kontrolle flächenbezogener Maßnahmen in der Agrarförderung und im Naturschutz erfolgt momentan durch zeit- und kostenintensive Vor-Ort-Kontrollen. Solche Kontrollen können durch die Nutzung von Sentinel-Satellitendaten zukünftig wesentlich effizienter gestaltet werden. Im timeStamp-Projekt wurde eine cloudbasierte Web-Anwendung entwickelt die dies unterstützt. Sie ermöglichst die automatisierte Analyse von Satellitenbild-Zeitreihen und Darstellung geeigneter Indikatoren sowie den Download der Auswertungsergebnisse durch die Nutzer.
Die Sentinel-Satelliten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus liefern großräumige Fernerkundungsdaten in einer engen zeitlichen Abfolge. Diese bilden eine gute Datengrundlage, um die landwirtschaftliche Bodennutzung zeitlich engmaschig zu erfassen. Auf diese Weise lassen sich Nutzungsänderungen zahlreicher Flächen identifizieren. Zukünftig sollen Fernerkundungsanalysen in die Arbeitsabläufe der Verwaltungsbehörden eingebunden werden, um zeit- und kostenintensive Vor-Ort-Kontrollen im Bereich des Flächenmonitorings effizienter zu gestalten.
Im Rahmen des Projekts „timeStamp“ entwickeln Wissenschaftler des Thünen-Institutes und weitere Projektpartner den Prototyp einer Web-Anwendung. Diese wertet für den Anwendungsfall "Kontrolle von Zwischenfruchtflächen im Rahmen der EU-Agrarförderung" exemplarisch aus, ob die angegebene Flächennutzung vorliegt oder Nutzungsänderungen erfolgten, und gibt Prüfhinweise in Ampelfarben.
Des Weiteren wird eine multifunktionale Basisfunktion entwickelt, die fachübergreifende Informationen zu Nutzungsveränderungen in Form von Standard-Zeitreihen und Prüfparametern sowie Veränderungsindikatoren, z. B. zur Entwicklung der Vegetation oder der Bodenfeuchte bereitstellt. Diese bietet somit Auswertungsoptionen für eine Vielzahl von Fragestellungen des Flächenmonitorings für vom Nutzer ausgewählte Flächen und Prüfzeiträume in den Bereichen Umwelt und Naturschutz.
Ministerien für Landwirtschaft und für Umwelt, Landesbehörden, amtlicher Naturschutz, Agrarverwaltung, EU-Kommission
Folgende Schritte werden im Projekt durchgeführt:
Durch die Analyse der Zeitreihendaten von Sentinel-1 (Radar) und Sentinel-2 (Spektral) können über geeignete Metriken (Maßzahlen) und Indizes für Einsaat, Aufwuchs und Umbruch der Zwischenfrüchte Algorithmen für die Identifizierung von Greening-Zwischenfruchtflächen abgeleitet werden. Als Trainings- und Testdaten für die Entwicklung der Algorithmen werden Zwischenfruchtflächen im Feld kartiert sowie InVeKoS- und Vor-Ort-Kontrolldaten verwendet.
Die technische Infrastruktur der Anwendung wurde initial mit Docker-Containern als modular aufgebautes Backend in der Microsoft Azure Cloud umgesetzt und wird zu CODE-DE migriert. Über die Benutzeroberfläche können die Nutzer Prüfaufträge anlegen, absenden, verwalten, die Ergebnisse darstellen und herunterladen.
Mit dem Prototyp der timeStamp-Anwendung wird eine cloudbasierte Software-Infrastruktur zur automatisierten Durchführung von Analysen mit Fernerkundungsdaten bereitgestellt. Die Benutzeroberfläche ermöglicht es auch Nutzern ohne vertieftes Fachwissen über Fernerkundung, Satellitendaten in ihre Arbeit einzubinden.
Die Prüfung von Greening-Zwischenfruchtflächen basiert auf der Analyse des zeitlichen Verlaufs des Vegetationsindex (NDVI). Aus einem Set von Prüfparametern (u. a. Minima, Maxima, Trends) wird die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer Greening-Zwischenfrucht berechnet. Flächenspezifische Auswertungsergebnisse und visuellen Kontrollhinweisen können eine zielgerichtete Planung von Vor-Ort-Kontrollen unterstützen.
Im Rahmen der Projekte 'SenSchiene' und 'Copernicus leuchtet Grün‘ soll die Anwendung weiterentwickelt werden.
8.2018 - 4.2022
Projekttyp:
Projektfördernummer: 50EW1704A
Förderprogramm: DLR - Entwicklung und Implementierungsvorbereitung von Copernicus Diensten für den öffentlichen Bedarf in Deutschland
Projektstatus:
läuft
Anzahl der Datensätze: 1