Photogrammetrie in der Landwirtschaft

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Meike Schmitt
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1 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Reinfried MANSBERGER Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation Universität für Bodenkultur Wien MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 1

zu aller Erst Photogrammetrie ist eine Methode zur Gewinnung von (dreidimensionaler) Information aus Bildern Photogrammetrie ist ein Teil der Fernerkundung (Berührungsloses Messen) Photogrammetrie

2 zu aller Erst Photogrammetrie ist eine Methode zur Gewinnung von (dreidimensionaler) Information aus Bildern Photogrammetrie ist ein Teil der Fernerkundung (Berührungsloses Messen) Photogrammetrie ermöglicht eine andere Sicht auf Bewirtschaftungseinheiten (sowohl geometrisch als auch spektral) Photogrammetrie liefert zusätzliche Information für eine bessere Bewirtschaftung von Grund und Boden MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 2

Dokumentation & Planung Bearbeitung & Überwachung

3 Inhalt Digitalisierung Paradigmenwechsel in der Photogrammetrie Anwendungen von Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung Bearbeitung & Überwachung Herausforderungen und Ausblick Ferry Ofner MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 3

Digitalisierung in der Landwirtschaft Hightech statt Bauernregeln (handelsblatt.com) Roboter statt Mägde (Auhammer, H.) Der vernetzte Kuhstall (proplanta.

4 Digitalisierung in der Landwirtschaft Hightech statt Bauernregeln (handelsblatt.com) Roboter statt Mägde (Auhammer, H.) Der vernetzte Kuhstall (proplanta.de) Smart Farming & Precision Farming Der Luftvorteil für die Landwirtschaft ( Von Sichten bis Vernichten Drohnen in der Landwirtschaft (swr.com) Big Data & Open Government Data >> Photogrammetrie ist ein Driver für die Digitalisierung in der Landwirtschaft MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 4

5 Paradigmenwechsel von analog zu digital Bessere geometrische und spektrale Auflösung Höhere radiometrische Qualität Einfachere Handhabung & Datenfluss Bildherstellung kostengünstiger (höhere Überdeckungen bei Bildflug) Einfachere Kopier- und Verteilungsmöglichkeiten MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 5

6 Paradigmenwechsel Erweiterung der Sensoren Neben photogrammetrischen Kameras können auch Amateurkameras eingesetzt werden Von Farbbildern zu multi- und hyperspektralen Bildern Spektrale Auflösung Reflexionsgrad Bildquellen: Wellenlänge [µm] MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 6

7 Paradigmenwechsel Erweiterung der Plattformen Luftbild-Photogrammetrie Terrestrische Photogrammetrie Missing Link: Drohne (Unmanned Aerial Vehicle / UAV) MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 7

Paradigmenwechsel von manuellen zu automatisierten Auswerteverfahren Orientierungsdaten

Measuring Unit (IMU) Automatisierte Messung von Bildpunkten mit Hilfe von Matching Algorithmen

bei Amateurkameras >> höhere Überbestimmung >> höhere Genauigkeit Vollautomatisierte

8 Paradigmenwechsel von manuellen zu automatisierten Auswerteverfahren Orientierungsdaten (Aufnahmeorte und Bilddrehungen) über Global Navigation Satellite Systems (GNSS) und Inertial Measuring Unit (IMU) Automatisierte Messung von Bildpunkten mit Hilfe von Matching Algorithmen >> erhöhte Anzahl an Bildpunkten >> Erweiterte Berücksichtigung von zusätzlichen Kamerafehlern bei Amateurkameras >> höhere Überbestimmung >> höhere Genauigkeit Vollautomatisierte Generierung von Digitalen Oberflächenmodellen und Orthophotos MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 8

Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung Luftbilder einst

7 Jahre heute 3 Jahre Anwendungen: Abklärung von Grundstücksgrenzen Erfassung

photogrammetrisch bestimmt Ableitung mittlerer Hangneigungen pro Grundstück und

9 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung Luftbilder einst und jetzt Bildflüge in Österreich seit dem 2. Weltkrieg Zyklus: früher ca. 7 Jahre heute 3 Jahre Anwendungen: Abklärung von Grundstücksgrenzen Erfassung historischer Landnutzungen Erstellung des Berghöfekatasters DGM photogrammetrisch bestimmt Ableitung mittlerer Hangneigungen pro Grundstück und Gemeinde Parzellen aus Digitaler Katastralmappe MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 9

10 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung INVEKOS Orthophotos sind Grundlage für Kartierungen von Feldstücken und Schlägen MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 10

11 Exkurs Orthophoto Umklappeffekt MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 11

Exkurs Orthophoto: Was zu beachten ist Beim

gegeben unabhängig von DOM oder DGM) DGM

12 Exkurs Orthophoto: Was zu beachten ist Beim Digitalisieren DOM oder DGM (was ist im Fall von Höhenunterschieden lagerichtig?) Verschmierungen Nadir: Lagerichtigkeit gegeben unabhängig von DOM oder DGM) DGM DOM MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 12

13 Exkurs Orthophoto True Orthophotos aus Punktwolken Pfahler, NöLR MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 13

Geometrie (Bildkoordinaten und DGM) >> Ortung GNSS-unterstützt jägermagazi.

14 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung Aufspüren von Wild in Wiesen Drohne ausgestattet mit Wärmebildkamera Optische Ortung Erfassung der Geometrie (Bildkoordinaten und DGM) >> Ortung GNSS-unterstützt jägermagazi.de MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 14

Wasserwirtschaft Projektpartner BOKU Reinfried

rasches Verfahren zur Ermittlung von Bodenrauigkeiten

Amateurkameras unter Verwendung eines Referenzrahmens

15 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Dokumentation & Planung Bodenrauigkeit Projektpartner: Bundesamt für Wasserwirtschaft Projektpartner BOKU Reinfried MANSBERGER Michael GRIMS Ziel: Kostengünstiges und rasches Verfahren zur Ermittlung von Bodenrauigkeiten Lösung: Terrestrische Photogrammetrie mit Amateurkameras unter Verwendung eines Referenzrahmens Genauigkeiten im mm-bereich MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 15

Photogrammetrie in der Landwirtschaft Bearbeitung und Beobachtung Düngeversuch Weizenfeld Testfeld erstellt von im Rahmen von Felderparzellengröße: 100 m x

beflogen FArming Tools for external nutrient Inputs and water MAnagement (FATIMA) Projektpartner BOKU Francesco VUOLO Laura ESSL Markus IMMITZER Stefan

16 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Bearbeitung und Beobachtung Düngeversuch Weizenfeld Testfeld erstellt von im Rahmen von Felderparzellengröße: 100 m x 100 m 4 Düngemengen (levels) mit jeweils 3 Wiederholungen: N0 (null) 0 Kg/ha N1 (low) 60 Kg/ha N2 (medium) 120 Kg/ha N3 (high) 180 kg/ha Mehrmals mit UAV beflogen FArming Tools for external nutrient Inputs and water MAnagement (FATIMA) Projektpartner BOKU Francesco VUOLO Laura ESSL Markus IMMITZER Stefan LEDERBAUER N2 N0 N1 N3 N1 N3 N0 N2 N3 N2 N1 N0 Multispektralkamera 2 RGB-Kamera Thermalkamera Multispektralkamera 1 MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 16

Vegetationsentwicklung anhand von Vegetationsindices für die einzelnen Düngemengen N2 N0 N1 N3 N1

17 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Bearbeitung und Beobachtung Düngeversuch Weizenfeld Projektpartner BOKU Francesco VUOLO Laura ESSL Markus IMMITZER Stefan LEDERBAUER Vegetationsentwicklung anhand von Vegetationsindices für die einzelnen Düngemengen N2 N0 N1 N3 N1 N3 N0 N2 N3 N2 N1 N0 Zusammenhang Blattflächenindex und Vegetationsindices MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 17

ATZBERGER Ziel: österreichweit flächendeckende Landnutzungskartierung (10 * 10 m²)

18 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Bearbeitung und Beobachtung LandCover Kartierung Projektpartner Projektpartner BOKU Reinfried MANSBERGER Clement ATZBERGER Ziel: österreichweit flächendeckende Landnutzungskartierung (10 * 10 m²) mit Hilfe von Sentinel 2 Satellitenbilddaten MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 18

Clement ATZBERGER BareSoil Counts Mowing

19 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Bearbeitung und Beobachtung LandCover Kartierung Teilprodukt: Erfassung von jahreszeitlichen Änderungen Erfassung der Geometrie von Objekten auf Orthophotos Erfassung der zeitlichen Komponente durch Sentinel2 Satellitenbild-Zeitreihen Projektpartner BOKU Reinfried MANSBERGER Clement ATZBERGER BareSoil Counts Mowing Counts MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 19

Photogrammetrie in der Landwirtschaft Weitere mögliche Anwendungen Schädlingsbekämpfung mit

Monitoring Erkennung von krankheitsbedingten oder klimatisch bedingten Veränderungen des

20 Photogrammetrie in der Landwirtschaft Weitere mögliche Anwendungen Schädlingsbekämpfung mit Hilfe von Drohnen Punktuelle Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln (biologische oder chemische) Monitoring Erkennung von krankheitsbedingten oder klimatisch bedingten Veränderungen des Pflanzenbestands Erfassung von Zuwächsen (z.b. Höhe, Blattvolumen) Steuerung von landwirtschaftlichen Maschinen Erfassung der Geometrie von Anbaufrüchten derstandard.at Jägermagazin.de Schmitz, H.: Drohnen als fliegende Helfer auf dem Acker MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 20

Digitalisierung und Photogrammetrie in der Landwirtschaft: Herausforderungen & Ausblick Ausbau der digitalen Infrastruktur (Breitband) Verbesserung der Zuverlässigkeit der Technik Standardisierung

21 Digitalisierung und Photogrammetrie in der Landwirtschaft: Herausforderungen & Ausblick Ausbau der digitalen Infrastruktur (Breitband) Verbesserung der Zuverlässigkeit der Technik Standardisierung der Schnittstellen und Produkte unterschiedlicher Hersteller Präzisierung von Regelungen von Datenschutz, -sicherheit und -hoheit Modifiziert nach BMEL (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, BR Deutschland) Fachspezifische Beratung und Ausbildung für Landwirte (Weiterbildungsangebote) Forschen, Forschen, Forschen (gemeinsam mit der Praxis) Bisio, Photogrammetric Week 2017 MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 21

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Reinfried MANSBERGER Universität für Bodenkultur Wiem (BOKU) Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation 1190 Wien, Peter Jordanstraße 82 MANSBERGER I Photogrammetrie in der Landwirtschaft 22

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Einsatzmöglichkeiten von Fernerkundungssensoren für forstliche Fragestellungen Universität für Bodenkultur Wien Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur Institut für Vermessung, Fernerkundung