Automatisches Modell zur Erkennung von Feldgrenzen für die Präzisionslandwirtschaft von GeoPard

GeoPard hat die Entwicklung eines automatisierten Feldgrenzenerkennungsmodells erfolgreich abgeschlossen, das auf mehrjährigen Satellitenbildern, genauer Wolken- und Schattenerkennung sowie fortschrittlichen firmeneigenen Algorithmen, einschließlich tiefer neuronaler Netze, basiert.

Das GeoPard-Felderkennungsmodell hat eine hochmoderne Genauigkeit von 0,975 auf der Intersection over Union (IoU)-Metrik, validiert in verschiedenen Regionen und für unterschiedliche Anbauarten weltweit.

Sehen Sie sich diese Bilder an, um die Ergebnisse in Deutschland zu sehen (durchschnittliche Feldgröße beträgt 7 Hektar):

1 – Rohbild von Sentinel-2

2 – Superauflösendes Sentinel-2-Bild von GeoPard (1 Meter Auflösung)

3 – Segmentierte Feldgrenzen, 0.975 Genauigkeitsmetrik für die Schnittmenge über der Vereinigungsmenge (IoU), über verschiedene internationale Regionen und Anbauarten hinweg.

Die Integration in unsere API und GeoPard-Anwendung erfolgt in Kürze. Diese automatisierte und kostengünstige Methode hilft bei der Ertragsprognose, ist vorteilhaft für staatliche Organisationen und unterstützt große Landbesitzer, die ihre Feldgrenzen häufig zwischen den Anbausaisons aktualisieren müssen.

GeoPards Ansatz nutzt mehrjährige Trends der Pflanzenvegetation unter Anwendung von Multifaktorenanalyse und Fruchtfolge.

Das Modell ist über die GeoPard API auf Pay-as-you-go-Basis, was Flexibilität ohne die Notwendigkeit teurer Abonnements bietet.

Was versteht man unter Feldgrenzenabgrenzung?

Die Abgrenzung von Feldgrenzen bezeichnet den Prozess der Identifizierung und Kartierung der Grenzen landwirtschaftlicher Felder oder Parzellen. Dabei werden verschiedene Techniken und Datenquellen eingesetzt, um die Grenzen einzelner Felder oder landwirtschaftlicher Flächen zu bestimmen.

Traditionell wurden Feldgrenzen von Bauern oder Landbesitzern anhand ihrer Kenntnisse und Beobachtungen manuell festgelegt.

Mit den Fortschritten in der Technologie, insbesondere in der Fernerkundung und in Geoinformationssystemen (GIS), haben sich jedoch automatisierte und halbautomatisierte Verfahren zunehmend durchgesetzt.

Ein gängiger Ansatz ist die Analyse von Satelliten- oder Luftbildern. Hochauflösende Bilder, die von Satelliten oder Flugzeugen aufgenommen werden, können detaillierte Informationen über die Landschaft liefern, einschließlich der Grenzen zwischen verschiedenen Grundstücken.

Mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen lassen sich auf diese Bilder besondere Merkmale erkennen, wie zum Beispiel Veränderungen der Vegetationsart, der Farbe, der Textur oder Muster, die auf das Vorhandensein von Feldgrenzen hinweisen.

Eine weitere Technik besteht in der Verwendung von LiDAR-Daten (Light Detection and Ranging), bei denen Laserstrahlen eingesetzt werden, um die Entfernung zwischen dem Sensor und der Erdoberfläche zu messen.

LiDAR-Daten liefern detaillierte Höhen- und topografische Informationen und ermöglichen so die Identifizierung subtiler Geländevariationen, die Feldgrenzen entsprechen können.

Darüber hinaus spielen Geographische Informationssysteme (GIS) eine entscheidende Rolle bei der Abgrenzung von Feldgrenzen.

GIS-Software ermöglicht die Integration und Analyse verschiedener Datenebenen, darunter Satellitenbilder, topografische Karten, Grundbucheinträge und weitere relevante Informationen. Durch die Kombination dieser Datenquellen kann GIS die Interpretation und Identifizierung von Feldgrenzen unterstützen.

Die genaue Abgrenzung von Feldern ist aus mehreren Gründen unerlässlich. Sie ermöglicht eine bessere Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Ressourcen, den Einsatz von Präzisionslandwirtschaftstechniken und unterstützt die Planung und Durchführung landwirtschaftlicher Maßnahmen wie Bewässerung, Düngung und Schädlingsbekämpfung.

Genaue Feldgrenzendaten sind auch hilfreich bei der Landverwaltung, der Landnutzungsplanung und der Einhaltung landwirtschaftlicher Vorschriften.

Wozu ist es nützlich?

Es spielt eine entscheidende Rolle in der Landwirtschaft und im Landmanagement und bietet zahlreiche Vorteile und ist von großer Bedeutung, die durch wissenschaftliche Erkenntnisse und globale Zahlen belegt ist. Hier einige wichtige Punkte:

1. Präzisionslandwirtschaft: Genaue Feldgrenzen erleichtern die Umsetzung von Präzisionslandwirtschaftstechniken, bei denen Ressourcen wie Wasser, Düngemittel und Pestizide gezielt in bestimmten Bereichen innerhalb der Felder eingesetzt werden.

Laut einem Bericht der Weltbank haben Präzisionslandwirtschaftstechnologien das Potenzial, die Ernteerträge um 201T³T zu steigern und die Inputkosten um 10-201T³T zu senken.

2. Effizientes Ressourcenmanagement: Es ermöglicht Landwirten eine bessere Ressourcennutzung durch optimierte Bewässerungssysteme, angepasste Düngepraktiken und die Überwachung des Pflanzenzustands. Diese Präzision reduziert Ressourcenverschwendung und Umweltbelastung.

Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) schätzt, dass durch präzisionslandwirtschaftliche Verfahren der Wasserverbrauch um 20-50%, der Düngemittelverbrauch um 10-20% und der Pestizideinsatz um 20-30% reduziert werden können.

3. Flächennutzungsplanung: Genaue Daten zu Feldgrenzen sind für die Landnutzungsplanung unerlässlich und gewährleisten eine effiziente Nutzung der verfügbaren landwirtschaftlichen Flächen. Sie ermöglichen es politischen Entscheidungsträgern und Landmanagern, fundierte Entscheidungen hinsichtlich Landzuweisung, Fruchtfolge und Zoneneinteilung zu treffen.

Dies kann zu einer Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität und einer verbesserten Ernährungssicherheit führen. Eine im „Journal of Soil and Water Conservation“ veröffentlichte Studie ergab, dass eine effektive Landnutzungsplanung die globale Nahrungsmittelproduktion um 20–671 Tonnen steigern könnte.

4. Landwirtschaftliche Subventionen und Versicherungen: Viele Länder bieten Agrarsubventionen und Versicherungsprogramme auf Basis von Feldgrenzen an. Eine genaue Abgrenzung hilft dabei, förderfähige Flächen zu ermitteln, eine gerechte Verteilung der Subventionen zu gewährleisten und Versicherungsprämien präzise zu berechnen.

Die Gemeinsame Agrarpolitik der Europäischen Union (GAP) beispielsweise ist auf genaue Feldgrenzen für die Subventionsberechnung und die Überwachung der Einhaltung angewiesen.

5. Landverwaltung und rechtliche Grenzen: Die Abgrenzung von Feldgrenzen ist in der Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung für die Landverwaltung, Eigentumsrechte und die Beilegung von Landstreitigkeiten. Genaue Karten von Feldgrenzen tragen zur Feststellung des rechtmäßigen Eigentums bei, unterstützen Grundbuchsysteme und ermöglichen transparente Landtransaktionen.

Die Weltbank schätzt, dass nur 301.030 der Weltbevölkerung über rechtlich dokumentierte Rechte an ihrem Land verfügen, was die Bedeutung verlässlicher Feldgrenzdaten für eine sichere Landnutzung unterstreicht.

6. Einhaltung von Vorschriften und ökologische Nachhaltigkeit: Genaue Feldgrenzen erleichtern die Überwachung der Einhaltung von Vorschriften und gewährleisten so die Befolgung von Umweltauflagen und nachhaltigen Anbaumethoden.

Es hilft dabei, Pufferzonen, Schutzgebiete und erosions- oder wasserverschmutzungsgefährdete Gebiete zu identifizieren, sodass Landwirte geeignete Maßnahmen ergreifen können. Die Einhaltung von Umweltstandards fördert die Nachhaltigkeit und reduziert negative Auswirkungen auf Ökosysteme.

Laut FAO können durch nachhaltige Anbaumethoden jährlich bis zu 6 Milliarden Tonnen Treibhausgasemissionen eingespart werden.

Diese Punkte verdeutlichen den Nutzen und die Bedeutung für Landwirtschaft und Landmanagement. Die vorgelegten Daten und globalen Zahlen belegen die positiven Auswirkungen auf Ressourceneffizienz, Landnutzungsplanung, rechtliche Rahmenbedingungen, ökologische Nachhaltigkeit und die landwirtschaftliche Gesamtproduktivität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Feldgrenzenabgrenzung in der Landwirtschaft den Prozess der Identifizierung und Kartierung der Grenzen von landwirtschaftlichen Feldern oder Parzellen umfasst. Sie nutzt verschiedene Techniken wie Satellitenbildanalyse, LiDAR-Daten und GIS, um diese Grenzen präzise zu definieren und abzugrenzen und so ein effektives Landmanagement und optimale landwirtschaftliche Praktiken zu ermöglichen.