Fallstudie: multitemporale Analyse von Versuchsparzellen
Einleitung
Der Einsatz von Drohnen-Fernerkundung in der Landwirtschaft hat die Art und Weise revolutioniert, wie Kulturen überwacht und bewirtschaftet werden. Durch diese Technologien ist es möglich, hochauflösende sichtbare (RGB) und multispektrale Bilder und Daten zu erfassen und dabei in kurzer Zeit große Flächen abzudecken, was eine schnelle und präzise Feldkartierung ermöglicht.
Eine einzelne Befliegung kann die Eigenschaften der Kulturen zu einem bestimmten Zeitpunkt aufzeigen, doch die Durchführung von multitemporalen Befliegungen ermöglicht es, die Entwicklung der Kulturen über die Zeit zu überwachen und so Veränderungen im Pflanzenzustand zu analysieren und zu vergleichen, wie zum Beispiel Wachstum, Biomassevolumen, vegetatives Vigor und das Auftreten von Krankheiten oder Stress.
Fallstudie
Im Auftrag eines Prüfzentrums wurden von Februar bis Mai 2023 multitemporale Befliegungen durchgeführt. Jeder Flug fand über 64 Weizenparzellen mit den Maßen 3×7 m statt, von denen jede mit einer unterschiedlichen Biostimulanzien-Behandlung versehen war. Die Flughöhe wurde auf 30 Meter festgelegt, wobei RGB- und Multispektralfotos mit einer Front- und Seitenüberlappung von 85 % aufgenommen wurden. Durch die Analyse der aufgenommenen Bilder war es möglich, für jede Befliegung das digitale 3D-Modell (Abb.1) und die Reflexionskarten des Testgebiets zu erstellen.
Abb.1: Multitemporale Befliegung eines Weizenfelds: 3D-Punktwolke des Testgebiets mit den verschiedenen Parzellen.
Bei jeder Befliegung wurden für jede Parzelle folgende Werte ermittelt: bewachsene Fläche, Biomassevolumen und mehrere Vegetationsindizes (NDVI, NDRE, GNDVI). Durch die multitemporalen Befliegungen war ein dynamisches Monitoring möglich, das es erlaubte, nicht nur die Unterschiede zwischen den einzelnen Parzellen bei jeder Befliegung zu bewerten, sondern auch die Entwicklung jeder einzelnen Parzelle über die Zeit numerisch zu messen. Dabei zeigte sich beispielsweise, dass einige Parzellen, die anfangs “im Nachteil” waren, am Ende eine größere Fläche aufwiesen als andere, die mit einer höheren Bodenbedeckung gestartet waren (Abb. 2).
Abb.2: Multitemporale Befliegung eines Weizenfelds: von Vegetation bedeckte Fläche bei den verschiedenen Befliegungen für jede einzelne Parzelle.
Ähnliche Auswertungen wurden für das Biomassevolumen (Abb. 3) und das vegetative Vigor (NDVI-Index) (Abb. 4) durchgeführt.
Abb.3: Multitemporale Befliegung eines Weizenfelds: 3D-Punktwolke und Karte des Biomassevolumens bei den verschiedenen Befliegungen für jede einzelne Parzelle.
Abb.4: Multitemporale Befliegung eines Weizenfelds: vegetatives Vigor (NDVI-Index) bei den verschiedenen Befliegungen für jede einzelne Parzelle.
Fazit
Dank des Einsatzes von Drohnen-Fernerkundung und der Auswertung der gesammelten Daten war es möglich, bei jedem Flug Unterschiede in den analysierten Parametern zwischen den Parzellen zu identifizieren, und durch die multitemporalen Befliegungen war es möglich, die zeitlichen Veränderungen der Parameter der einzelnen Parzellen, wie Wachstum, Biomassevolumen und Vigor, zu analysieren und zu vergleichen.
Für Prüfzentren bieten multitemporale Drohnenbefliegungen die Möglichkeit, die Entwicklung der Kulturen über die Zeit zu überwachen, wobei die Entwicklung der einzelnen Parzellen optimal und objektiv bewertet wird, um die erforderlichen Beurteilungen der getesteten Produkte vorzunehmen, was Zeit bei den Feldmessungen spart, die dennoch unerlässlich bleiben, um Korrelationen zwischen den Drohnendaten und den am Boden erhobenen Daten zu ermitteln.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass multitemporale Drohnenbefliegungen ein detailliertes und dynamisches Bild der Feldbedingungen über die Zeit liefern, wodurch Landwirte und Techniker datenbasierte Entscheidungen treffen und die Effizienz, Nachhaltigkeit und Produktivität ihrer Tätigkeiten verbessern können, was rechtzeitige und gezielte Eingriffe ermöglicht. Durch die Nutzung multitemporaler Befliegungen können Landwirte die Wirksamkeit von Bewässerungs-, Düngungs- und Ressourcenmanagementpraktiken während der gesamten Wachstumssaison bewerten. Dies ermöglicht es ihnen, deren Einsatz zu optimieren, Verschwendung zu vermeiden und Kosten zu senken.