Wie hilft hyperspektrale Satellitenbildgebung der Präzisionslandwirtschaft?

Der Einsatz hyperspektraler Satellitenbilder in der Landwirtschaft hat die Art und Weise, wie landwirtschaftliche Flächen bewirtschaftet werden, verändert, um den steigenden Anforderungen der wachsenden Bevölkerung angesichts des Klimawandels gerecht zu werden.

Der Fortschritt und die Kommerzialisierung dieses Werkzeugs in jüngster Zeit haben zu einem zugänglichen Verständnis und einer Überwachung nicht nur großer, sondern auch kleiner landwirtschaftlicher Betriebe überall ermöglicht.

Es ist wichtig, das Konzept der hyperspektralen Satellitenbildgebung und seine vorteilhaften Auswirkungen für Landwirte und landwirtschaftliche Flächen sowie die Art und Weise, wie sie eingesetzt werden, zu verstehen.

Wie Satellitenbilder für die Landwirtschaft nützlich sind

Die meiste Zeit in der Menschheitsgeschichte war die Landwirtschaft eine rein landbasierte Wissenschaft und Praxis. Doch die Reichweite der Landwirtschaft hat sich heute bis in Höhen ausgedehnt, die die Erde umkreisende Satelliten erreichen. Aber wie beeinflussen Satelliten tatsächlich unsere Art, Feldfrüchte anzubauen und Nahrungsmittel zu produzieren?

Die Antwort liegt in den Faktoren, von denen die Landwirtschaft abhängt, nämlich Boden, Wetter, Temperatur, Niederschlagsmuster, Pflanzenentwicklung, Topographie und so weiter.

Satelliten oder weltraumgestützte Technologien ermöglichen es uns, diese Faktoren bequem von unseren Computerbildschirmen aus zu messen und zu überwachen, und die so gewonnenen Informationen können für die Planung geeigneter landwirtschaftlicher Maßnahmen genutzt werden.

Die Nutzung von Satelliten in der Landwirtschaft ist eine schnell wachsende Praxis. Sie hat sich von der reinen Informationsgewinnung hin zur Durchführung präziser landwirtschaftlicher Operationen entwickelt, beispielsweise durch den Einsatz von GPS-gesteuerten Traktoren bei der Ernte.

Es ist wichtig zu beachten, dass Satelliten hauptsächlich zur Generierung präziser Geodaten von Objekten von Interesse – in unserem Fall landwirtschaftlichen Flächen und Feldfrüchten – verwendet werden. Dies wird durch die Verwendung einer Kombination von mehr als drei Satelliten und eines Konzepts namens Trilateration erreicht.

Darüber hinaus sind Satelliten mit verschiedenen Arten von hochentwickelten Sensoren ausgestattet, um die oben genannten Faktoren zu messen und zu überwachen. Durch die Kombination dieser Mechanismen sind Satelliten in der modernen Landwirtschaft so nützlich geworden.

Was ist hyperspektrale Bildgebung in der Präzisionslandwirtschaft?

Hyperspektrale Bildgebung ist der Prozess des Erhaltens von Daten über ein Objekt durch Erfassung der unterschiedlichen spektralen Signaturen aus dem gesamten elektromagnetischen Spektrum des Lichts und nicht nur aus dem Lichtband, das wir sehen können und das vom Objekt reflektiert wird, wenn es darauf trifft.

Die Erfassung dieser spektralen Signaturen erfolgt mit Hilfe von spezialisierten Kamerasensoren an Bord der Satelliten.

In der Landwirtschaft stützt sich die hyperspektrale Bildgebung auf die Tatsache, dass fast alle Kulturen in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus und unter unterschiedlichen physiologischen Bedingungen unterschiedliche spektrale Signaturen aufweisen. Diese Unterschiede können auf erwartete oder unerwartete Beobachtungen zurückgeführt werden.

Bei unerwarteten Ergebnissen können die Unterschiede auf verschiedene Umwelt- oder Managementfaktoren zurückgeführt werden, die die physiologischen Bedingungen der Pflanzen verändert haben. Dies kann bei der Erkennung von Folgendem hilfreich sein:

• Bodenfeuchtigkeit
• Mehrere Krankheiten
• Zusammensetzung von Fruchtfolgen für Mehrfruchtanbausysteme
• Unkrautbefall
• Bodennährstoffgehalt usw.

Durch sorgfältiges Studium und Analyse dieser Ergebnisse kann ein Landwirt seine Maßnahmen im Laufe der Zeit und im Raum leicht anpassen, um eine optimale Produktion zu erzielen. Auf diese Weise ermöglicht die hyperspektrale Bildgebung den Landwirten zu verstehen, was die Kulturpflanze benötigt.

Der eigentliche bildgebende Prozess in der Landwirtschaft wird entweder vom Boden aus oder aus der Luft durchgeführt. Für den Bodenbereich erfolgt die Bildgebung mit Robotern oder Fahrzeugen, die mit hyperspektralen Sensoren ausgestattet sind. Für die hyperspektrale Bilderfassung aus der Luft werden Drohnen (UAVs) sowie Satellitenbilder verwendet.

Da der Arbeitsmechanismus der hyperspektralen Bildgebung die präzise Messung von Licht und seinen Spektralbändern beinhaltet, können selbst kleine Bewegungen oder Unregelmäßigkeiten im System die Ergebnisse stark verzerren und mehr Schaden als Nutzen anrichten.

Daher ist es unerlässlich, zuverlässige und genaue Systeme und Dienste für alle hyperspektralen Bildgebungsanwendungen in der Landwirtschaft zu nutzen. Letztendlich wird die Anwendung der hyperspektralen Bildgebung in der Landwirtschaft am besten realisiert, wenn sie regelmäßig über mehrere Erntezyklen hinweg eingesetzt wird, so dass das Verständnis und die Überwachung der Pflanzen präziser und genauer sind.

Wie hilft Satelliten-Spektralbildgebung Präzisionslandwirten?

Satelliten und die damit verbundenen Technologien helfen Landwirten nicht nur bei der effektiven Bewirtschaftung ihrer Betriebe; sie verändern die Art und Weise, wie Landwirtschaft auf der ganzen Welt betrieben wird.

Satelliten geben Landwirten eine Sicht und Einblicke in ihre gesamten landwirtschaftlichen Flächen aus einer Perspektive, die sie sich noch vor wenigen Jahrzehnten niemals hätten träumen lassen. Die verschiedenen Möglichkeiten, wie Satelliten Landwirten helfen, ihre Betriebe effektiv und nachhaltig zu bewirtschaften, sind folgende:

• Zuordnung Der erste Schritt in der Präzisionslandwirtschaft mit Satelliten beinhaltet eine umfassende Kartierung des gesamten Grundstücks. Dies ist besonders vorteilhaft bei großen landwirtschaftlichen Flächen, da es den Landwirten ermöglicht, ihr Land anhand räumlicher Merkmale zu identifizieren und zu priorisieren.
• Messen und studieren: Multispektralkameras und Sensoren, die in Satelliten integriert sind, liefern direkt oder indirekt Messungen einer Vielzahl wichtiger Ackerlandeigenschaften wie Pflanzengesundheit, Nährstoffversorgung, Wassermangel im Boden, Vegetationsstadium, Wettermuster, Krankheiten und so weiter.
• Ausführung und Überwachung: Darüber hinaus sind Satellitendaten und ihre Funktionalitäten nützlich für den Betrieb automatisierter technischer Maschinen und ermöglichen eine präzise variable Ausbringung von Dünger und variable Bewässerungsmuster. Darüber hinaus spiegeln die Bilder, je mehr sie mit der Zeit zusammenkommen, das Muster der Merkmale des Ackerlands sowie der Umwelt wider. Dies hilft, zukünftige Ereignisse vorherzusagen und im Voraus zu planen und sich vorzubereiten, um die größtmögliche Chance zu haben, extreme Verlustereignisse durch Faktoren wie Dürren, Klimawandel, Krankheitsausbrüche usw. zu minimieren.

Seine Anwendung in der Landwirtschaft, einschließlich hyperspektraler Bilder, fällt unter den Oberbegriff der Präzisionslandwirtschaft. Satellitenbilder werden daher selten isoliert eingesetzt und sind vielmehr eines der Elemente im Internet der Dinge (IoT), das in der Präzisionslandwirtschaft verwendet wird.

Satellitenbilder, kombiniert mit bodengestützten Daten, künstlicher Intelligenz, Big-Data-Analysen und der Verbreitung von Daten bis auf Ebene der Landwirte mittels Smartphones und Anwendungsdiensten.

Genauer gesagt, ermöglicht hyperspektrale Bildgebung in der Landwirtschaft Folgendes:

1. Pflanzengesundheitserkennung:

Verschiedene Arten von Vegetationsindizes, die aus multispektralen Satellitenbildern berechnet werden, werden verwendet, um die Gesundheit von Nutzpflanzen zu verstehen, zu erkennen und zu überwachen. Wie bereits erwähnt, führen unterschiedliche Gesundheitszustände oder ihre Vitalität dazu, dass unterschiedliche Wellenlängen des Lichts absorbiert oder reflektiert werden.

Die Sensoren erfassen und berechnen die Indizes, und der beste kann nahezu in Echtzeit genutzt werden, um geeignete Managementstrategien zu generieren. Um mehr über die verschiedenen Arten von Vegetationsindizes und die Auswahl zu erfahren, lesen Sie dies GeoPard Blog.

2. Bodenzustand & Eigenschaften:

So wie die Feldfrüchte und ihr Blattwerk in unterschiedlichen Gesundheitszuständen ausgeprägte spektrale Signaturen aufweisen, führen auch Variationen im Boden und seinen Eigenschaften zu einem anderen Lichtspektrum, das von den Flugzeugsensoren reflektiert wird.

Zum Beispiel ist der Soil Brightness Index (Bodenhelligkeitsindex) ein solcher Index, der zur Messung und Kartierung von Bodeneigenschaften verwendet wird. Da Bodeneigenschaften wie Feuchtigkeit, Nährstoffgehalt, Textur, Erosionsanfälligkeit und pH-Wert eine massive Rolle für den Gesamterfolg oder Misserfolg des gesamten landwirtschaftlichen Systems spielen, ist es wichtig, den Bodenzustand genau und regelmäßig zu kartieren, zu verwalten und zu überwachen.

Systematische Bodenproben können zwar eine genauere Beschreibung der Bodeneigenschaften liefern, sind jedoch in großen Gebieten kostspielig und unwirksam.

Als Ergebnis kombiniert der beste Ansatz die hyperspektrale Bildgebung mit einer systematischen Gitterbeprobung des Bodens, um eine genaue und zuverlässige Karte der verschiedenen Bodeneigenschaften zu erhalten.

Dies kann weiter verwendet werden, um VRA-Düngung anzuwenden. Dieser Ansatz wird von der Boden-Daten-Analytik Lösung bereitgestellt von GeoPard Landwirtschaft.

3. Pflanzenwachstum & Erkennung von Pflanzen-/Sortentypen

Die Anwendung von multispektraler Satellitenbildgebung zur Untersuchung und Überwachung des Pflanzenwachstums sowie der Pflanzenzusammensetzung ist in Mehrfruchtanbausystemen auf großen landwirtschaftlichen Betrieben unerlässlich.

Auf großen Bauernhöfen können unterschiedliche Landflächen lokale Umweltfaktoren aufweisen, die zu einer Abweichung vom normalen Wachstumsmuster führen. Darüber hinaus können unerwünschte Pflanzen wie Unkräuter in Bereichen wachsen, die das Wachstum von Hauptkulturen beeinträchtigen.

Um all diese Probleme zu überwachen und sicherzustellen, dass das gesamte Grundstück optimale Ergebnisse erzielt, liefert multispektrale Satellitenbildgebung Datenlayer, die Sie vergleichen und fundierte Entscheidungen treffen können.

Neben diesen üblichen Anwendungen von HS-Bildern umfassen weitere Anwendungen die frühzeitige Erkennung und Warnung vor Überschwemmungen, die Erkennung von Waldbränden, die Überwachung von Nutztieren und so weiter.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hyperspektrale Satellitenbilder ein enormes Potenzial und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft und deren Umwandlung in eine fortschrittliche Praxis zur Bewältigung der wachsenden Herausforderungen des 21. Jahrhunderts haben.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie Landwirte von diesem leistungsstarken Werkzeug profitieren und ihre landwirtschaftlichen Praktiken einfacher, effektiver, nachhaltiger und vor allem profitabler gestalten können.

Es ist jedoch auch klar, dass seine Anwendung ein hohes Maß an Präzision und Wissen erfordert und Landwirte sicherstellen müssen, eine zuverlässige Agrardienstleisterplattform mit hoher operativer Effizienz und technischem Fachwissen zu nutzen.

GeoPard agriculture bietet eine breite Palette von Agrarlösungen an, die den gesamten Umfang multispektraler Satellitenbilder wie Landsat, Sentinel und Planet voll ausnutzen.

Die eingesetzten Technologien weisen eine sehr hohe Genauigkeit mit einer hohen Auflösung von 3m und einer mehrjährigen Bilddatenbank zur Ermittlung von Vegetationsentwicklungen auf und Managementzonen für Ihre Ländereien.

Weitere Möglichkeiten der leistungsstarken GeoPard-Engine umfassen nahezu in Echtzeit Pflanzenüberwachung und Ertragsdaten unter Verwendung der neuesten Bilder, die Sie leicht im Web und auf mobilen Cloud-Plattformen visualisieren können.

Mithilfe all dieser Informationen und Datenebenen analysiert GeoPard die allgemeinen Produktivitätseigenschaften der landwirtschaftlichen Flächen und verschreibt variable Aufwandmengen wie Düngemittel, Bewässerung, oder Fruchtarten für Ihr Ackerland mit dem Ziel, Ihre landwirtschaftlichen Praktiken aus nachhaltiger und finanzieller Sicht zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen

1. Wie bekomme ich Satellitenbilder für meinen Bauernhof?

Um Bilder für Ihren landwirtschaftlichen Betrieb zu erhalten, recherchieren Sie zunächst zuverlässige Anbieter, die sich auf landwirtschaftliche Dienstleistungen spezialisiert haben, wie zum Beispiel GeoPard. Wählen Sie einen geeigneten Serviceplan basierend auf Faktoren wie Bildauflösung und Aktualisierungshäufigkeit aus. Nach der Anmeldung greifen Sie über die Plattform oder Tools des Anbieters auf die Bilder zu und laden die Bilder für Ihre landwirtschaftliche Fläche herunter. Verwenden Sie diese Bilder, um die Pflanzengesundheit zu überwachen, Problembereiche zu identifizieren und fundierte Entscheidungen zur Optimierung der landwirtschaftlichen Managementpraktiken zu treffen.

2. Warum sind Satellitenbilder hilfreich für das Verständnis von Nahrungsnetzen?

Es ist aus mehreren Gründen hilfreich für das Verständnis von Nahrungsnetzen. Erstens bietet es eine großräumige Ansicht der Erdoberfläche und ermöglicht es Forschern, große Gebiete und Ökosysteme zu beobachten und zu überwachen. Diese Bilder können helfen, wichtige Lebensraummerkmale zu identifizieren, wie z. B. Vegetationsmuster oder ozeanographische Prozesse, die die Verteilung und Häufigkeit von Organismen innerhalb von Nahrungsnetzen beeinflussen. Darüber hinaus unterstützt es die Verfolgung von Änderungen der Landbedeckung und von Klimavariablen, die wichtige Faktoren für die Dynamik von Nahrungsnetzen sind.