Ertragsüberwachung und -prognose im Weinberg mit einer traktormontierten Kamera

Einleitung

In der modernen Landwirtschaft sind die Überwachung der Produktion und die Ertragsschätzung von grundlegender Bedeutung, aber auch äußerst komplex. Dank des kontinuierlichen technologischen Fortschritts verfügen wir glücklicherweise heute über eine breite Palette an Werkzeugen und Methoden, mit denen wir diese Herausforderungen mit größerer Präzision und Effizienz bewältigen können.

Im Weinbau beispielsweise erweisen sich traditionelle Methoden zur Ertragsschätzung, etwa das manuelle Zählen der Trauben pro Flächeneinheit oder deren Wiegen, häufig als ungenau und erfordern einen erheblichen Arbeitsaufwand. Die Einführung des remote sensing hat diese Praxis grundlegend verändert. Mithilfe von Fernerkundungsbildern ist es heute möglich, die Pflanzengesundheit zu überwachen und ihre Vitalität, etwa anhand von Indikatoren wie dem NDVI-Index, mit dem Traubenertrag zu korrelieren. Dieser zerstörungsfreie Ansatz ermöglicht gute Ertragsprognosen, die jedoch weiterhin durch extreme Ereignisse wie Hagel oder Wasserstress beeinflusst werden können.

Ein weiterer bahnbrechender Ansatz ist das proximal sensing, das Computer-Vision-Techniken und Algorithmen der Künstlichen Intelligenz (AI) nutzt, um Bilder direkt im Feld zu analysieren. Dieser Ansatz ermöglicht es, Trauben und sogar einzelne Beeren direkt, zerstörungsfrei und fortlaufend zu erkennen.

iTractor: Proximal Sensing, Computer Vision und AI

iTractor ist ein Vermietungsservice für stereoskopische Kameras, die, sobald sie an Traktoren montiert sind, es ermöglichen, während der gesamten Vegetationsperiode präzise Daten zu erfassen. Diese Kameras ermöglichen dank fortschrittlicher Computer-Vision- und AI-Algorithmen eine präzise Ertragsschätzung, liefern Informationen über die Früchte und erkennen etwaige Anzeichen von Krankheiten.

iTractor wird eingerichtet, indem eine Doppelkamera an der Vorderseite des Traktors montiert wird, die beide Seiten der Rebzeile abdeckt. Diese optimale Anordnung ermöglicht es auch, teilweise verdeckte Trauben zu erfassen, wodurch eine genaue Schätzung der Produktion gewährleistet wird, einschließlich dessen, was sich unter dem Blätterdach der Pflanzen befindet. Das System funktioniert, indem zunächst ein bestimmter Analysebereich identifiziert wird (Abb. 1); anschließend verarbeitet eine cloudbasierte AI-Einheit die gesammelten Daten und gelangt durch die Segmentierung der interessierenden Bereiche — die einzelne Trauben umfassen können — zu einer Zählung der Beeren selbst. Der Einsatz automatisierter Algorithmen eliminiert menschliche Fehler und vereinfacht die Datenverarbeitung, wodurch eine schnelle und zuverlässige Beurteilung des Weinbergs ermöglicht wird.

Abb.1: Erkennung der Trauben mithilfe einer traktormontierten Kamera.

Die Installation des Systems ist einfach und erfordert lediglich eine 12-Volt-Stromversorgung. Die neueste Version der Kamera verfügt über Verbesserungen bei GPS und RTK, die für eine höhere Genauigkeit der Ergebnisse sorgen. Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein von zwei parallelen LEDs einen optimalen Betrieb bei verschiedenen Schwachlichtbedingungen, etwa frühmorgens oder spätabends, wenn die Kühle des Tages die Feldarbeit begünstigt. Die mit diesem System erzielten Ergebnisse weisen eine Genauigkeit von über 90 % auf, bei einer Fehlerquote von 10 % bei der Erkennung von Details. Diese Ergebnisse werden sowohl in Rohform als auch als Karten bereitgestellt, einschließlich des bereits verarbeiteten Ertrags (Abb. 3).

Abb.2: Beispiel einer Ertragskarte eines Weinbergs.

Fazit

Die Komplexität und Variabilität der Umweltbedingungen, die häufig durch den Klimawandel beeinflusst werden, erfordern einen kontinuierlichen Ansatz in Forschung und Innovation, um die Überwachungs- und Schätzmethoden an die neuen Bedingungen anzupassen. Die Einführung und Weiterentwicklung fortschrittlicher Technologien sowie eine präzise Datenerfassung sind entscheidend, um die aktuellen und künftigen Herausforderungen im landwirtschaftlichen Sektor zu bewältigen und ein effizienteres, nachhaltigeres und widerstandsfähigeres Anbaumanagement zu gewährleisten.

Die präzise Datenerfassung erweist sich als grundlegendes Element für die Bewältigung künftiger Herausforderungen und für die Sicherstellung der Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit des Agrarsektors. Die eigenen Flächen genau zu kennen ermöglicht ein effektiveres, fundierteres Management, weshalb Dienstleistungen wie iTractor wertvolle Ressourcen darstellen, um dieser Herausforderung zu begegnen, da sie nicht nur eine präzise Ertragsschätzung, sondern auch die frühzeitige Erkennung etwaiger krankheitsbedingter Risiken ermöglichen.

Der Einsatz von Werkzeugen wie iTractor liefert objektive Daten, die dazu beitragen, das Fehlerrisiko bei Schätzungen zu verringern und damit für mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit bei landwirtschaftlichen Arbeiten zu sorgen.

In Schadenssituationen, etwa bei Hagel, Wildschäden usw., können diese objektiven Daten den Gutachtern helfen, den Schaden zu bewerten, und die Fehlerquote deutlich verringern.

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