Nutzung von Satellitendaten in der Landwirtschaft

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1 Nutzung von Satellitendaten in der Landwirtschaft 8. RESA Workshop am DLR Raumfahrtmanagement 15. März 2016 Lena Brüggemann Vista GmbH München VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 1

2 Vista Geowissenschaftliche Fernerkundung GmbH Gabelsbergerstraße München Expertise KMU Fernerkundung und Modellierung für Landwirtschaft und Hydrologie Gegründet: 1995 in München Mitarbeiter: 15 Geschäftsführung: Dr. Heike Bach Operationelle Service: Snow Cover Data Assimilation Snow Water Equivalent Snow & Water Balance Modeling Landwirtschaft Erntevorhersage Precision Farming Bio-Zertifizierung Hydrologie Schneemonitoring Abflussvorhersage Wasserkraftproduktion VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 2

3 Gliederung Projekt 1: Projekt 2: Projekt 3: Satellitengestützte Ertragserhebung MELODIES myeorganics VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 3

4 Projekt 1 Satellitengestützte Ertragserhebung im Auftrag des Sächsischen Landesamts für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) (RESA-ID 00170) VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 4

5 Aufgabenstellung und Zielsetzung Ausgangslage: unzureichende standortdifferenzierte Ertragsstatistiken des Statistischen Landesamtes erschwerte sach- und fachgerechte Evaluierung der Ausgleichszulage Ziel: Erhebung von Ertragsunterschieden effizient kleinräumig standortdifferenziert Inhalt des Projekts: satellitengestützte Ertragsschätzung an 3 unterschiedlichen Standorten für die Jahre 2013, 2014 und 2015 verschiedene Fruchtarten Satelliten: RapidEye, Landsat7/8, Sentinel 2 VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 5

6 Automatische Prozessierung von Satellitendaten am Beispiel RapidEye Optische Satellitendaten Atmosphärenkorrektur Wolkenklassifikation Ableitung Pflanzenparameter Landnutzungsklassifikation 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 6

7 Automatische Prozessierung von Satellitendaten am Beispiel RapidEye Optische Satellitendaten Atmosphärenkorrektur Wolkenklassifikation Ableitung Pflanzenparameter Landnutzungsklassifikation 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 7

8 Automatische Prozessierung von Satellitendaten am Beispiel RapidEye Optische Satellitendaten Atmosphärenkorrektur Wolkenklassifikation Ableitung Pflanzenparameter Landnutzungsklassifikation VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 8

9 Automatische Prozessierung von Satellitendaten am Beispiel RapidEye Optische Satellitendaten Atmosphärenkorrektur Wolkenklassifikation Ableitung Pflanzenparameter Landnutzungsklassifikation VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 9

10 Automatische Prozessierung von Satellitendaten am Beispiel RapidEye Optische Satellitendaten Atmosphärenkorrektur Wolkenklassifikation Ableitung Pflanzenparameter Landnutzungsklassifikation 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 10

11 Prinzip der Strahlungstransfermodellierung Die Blattfläche (LAI) wird mit einem Pflanzenreflexionsmodell abgeleitet (genauer und sensitiver als NDVI) SLC: Soil Leaf- Canopy reflectance model VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 11

12 Plant Growth Wachstums- und Ertragsmodellierung mit Satelliten Meteorology Result: Yield Map on Farm Level Timeline Sowing Harvest VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 12

13 Verwendung von RapidEye für die Ableitung der Blattfläche RapidEye am und am Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 13

14 Verwendung von RapidEye für die Ableitung der Blattfläche RapidEye am Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 14

15 Projekt 2 MELODIES Teilflächenspezifischer Land Management Service (RESA-ID 999) Dieses Projekt wird durch das European Union Seventh Framework Programme (FP7/ ) unterstützt (Fördernummer ). Es wird koordiniert von der University of Reading und durchgeführt von einem Konsortium bestehend aus 16 Mitgliedern. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 15

16 Die MELODIES Services Verbesserung der Emissionsdatenbasis Bilanzierung städtischer Ökosysteme Standortspezifischer Informationsservice für Landmanagement Beurteilung des Qualitätszustandes der Meere Indikatoren für Desertifikation Marine Transportströme Krisen- und Katastrophenkartierung Grundwasser - modellierung VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 16

17 = Maximizing the Exploitation of Linked Open Data In Enterprise and Science Vista GmbH: Entwicklung eines Service zur ökonomischen und ökologischen Bewertung der Landoberfläche Gefördert nach FP7 (Förderantrag Nr ) Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 17

18 Ökonomischer Service: TalkingFields-Basiskarte auf der Grundlage von Landsat-Daten (30m räuml. Auflösung) Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 18

19 Ökonomischer Service: TalkingFields-Basiskarte auf der Grundlage von RapidEye-Daten (5m räuml. Auflösung) Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 19

20 Ökologischer Service: Fallbeispiel Greening VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 20

21 Ökologisches Potenzial VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 21

22 Ökonomisches Potenzial Low Average High VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 22

23 Auswahl potenzieller Greening-Flächen VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 23

24 Projekt 3 myeorganics Verwendung multi-sensoraler EO-Daten zur Entwicklung eines mobilen Services für nachhaltige Landwirtschaft (RESA-ID 995) Dieses Projekt wurde durch die European Mobile and Mobility Industries Alliance (EMMIA). Diese Initiative wird teilweise finanziert durch das Competitiveness and Innovation Programme (CIP) der Europäischen Union zur Förderung von klein- und mittelständischen Unternehmen. (Fördernummer: SI ) VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 24

25 myeorganics Service-Konzept Regionales EO- Datenzentrum Generierung Fernerkundungsdaten basiertes Produkt Übersetzung in endnutzergerechtes Produkt Regionale in situ- Dateninfrastruktur Landwirtschaftliches Informationssystem Web-Service für EO/GNSS-basierte Softwareanwendung Mobiler Service-Demonstrator zur Unterstützung der Biozertifizierung mit Hilfe der Satellitenfernerkundung Integrierte Technologien: Hochauflösende Satellitenbilder GNSS (Global Navigation Satellite System) Signal Farm Management Information System (FMIS) Mobile Endgeräte Endnutzer für nachhaltige Landwirtschaft Definiert Endnutzeranforderungen Mobile Softwareanwendung GNSSsignal VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 25

26 myeorganics Service-Konzept Regionales EO- Datenzentrum Generierung Fernerkundungsdaten basiertes Produkt Fernerkundungsdaten Übersetzung in endnutzergerechtes basiertes Indikatorprodukt Produkt Regionale in situ- Dateninfrastruktur Landwirtschaftliches Informationssystem Web-Service für EO/GNSS-basierte Softwareanwendung Verwendung von EO-Daten und regionalen in-situ Daten (z.b. Feldgrenzen aus InVeKoS) zur Überprüfung des aktuellen Status eines Feldes Übersetzung des Status in ein leicht verständliches Informationsprodukt für den Biozertifizierer Potenzielle Verdachtsflächen werden markiert Definiert Endnutzeranforderungen Endnutzer Biozertifizierer nachhaltige& Landwirtschaft für Prüfer myeorganics mobile App GNSSsignal Informationsprodukt wird über Webserver auf die mobile App übertragen und ermöglicht Zugriff durch den Zertifizierer vor Ort im Gelände VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 26

27 Wie sieht der Service-Demonstrator aus? Je nach festgestelltem Status intuitiv verständliche Einfärbung des Feldes: Grün / gelb / rot Mögliche Gründe für eine Rotfärbung: Schlaggrenzenfehler Nutzartfehler Bewirtschaftungsweise Information zur festgestellten Auffälligkeit wird ausgegeben Fernerkundungsdaten können in unterschiedlicher Kanalkombination für die Felder als Hintergrundbilder dargestellt werden, um zusätzliche Information bereitzustellen Funktionalität zur Aufnahme zusätzlicher Informationen im Gelände zur Dokumentation des Audits wird bereit gestellt: Notizen, Fotos, Audio- & Videosequenzen VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 27

28 Service demonstration in 2015 with near-real-time processing 7 organic demo farms in Bavaria with a total acreage of ca. 210 ha Fields with the following crop types were analysed: Wheat, triticale, rye, barley, spelt, oat, maize In-field tests of myeorganics application were conducted together with auditors myeorganics EO-based indicator results were presented to demo farms, discussed and validated VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 28

29 myeorganics Informationsprodukt 1) Korrekte Schlaggrenzen RapidEye-Aufnahme vom RedEdge-Falschfarbendarstellung: Vegetation in Rottönen, Boden in Blautönen Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 29

30 myeorganics Informationsprodukt 1) Korrekte Schlaggrenzen Blattfläche am Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 30

31 myeorganics Informationsprodukt 2) Landnutzung Leaf area [m²/m²] on July 04, 2015, based on a RapidEye acquisition Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 31

32 myeorganics Informationsprodukt 2) Landnutzung April 01, 2015 May 01, 2015 May 31, 2015 June 30, 2015 July 30, 2015 For more than 30 days the leaf area of the fields displayed as red lines is significantly higher than the PROMET-simulated typical leaf area. Consequently, the fields are flagged as outliers VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 32

33 myeorganics Informationsprodukt 3) Ökologische Bewirtschaftung Farm 1 (July 10, 2015) Farm 2 (July 16, 2015) Leaf area [m²/m²] on July 10 & 16, 2015, based on RapidEye acquisitions Enthält Material 2015 BlackBridgeTM. Alle Rechte vorbehalten. Die Bereitstellung der dem Ergebnis zugrundeliegenden RapidEye-Daten wurde im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.v. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie sichergestellt. Die Verantwortung für das Ergebnis liegt beim Datennutzer. VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 33

34 myeorganics Informationsprodukt 3) Ökologische Bewirtschaftung June 01, 2015 July 01, 2015 August 01, 2015 September 01, 2015 For more than 30 days the leaf area of the maize field of farm 1 deviates siginifcantly from the leaf area of the other farms' maize fields. Consequenty, the field is flagged as outlier VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 34

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Lena Brüggemann Vista GmbH Gabelsbergerstr.51, D München Tel. 089 / brueggemann@vista-geo.de Projekt 1: Satellitengestützte Ertragserhebung (RESA Nr ) Projekt 2: MELODIES (RESA Nr. 999) Projekt 3: myeorganics (RESA Nr. 995) Vielen Dank für die Unterstützung der Projekte durch die Bereitstellung wertvoller Satellitendaten! VISTA 2016 Lena Brüggemann 8. RESA Workshop DLR/Blackbridge AG 2016 Nr. 35