Digitalisierung in der Landwirtschaft: FieldMApp liefert Daten zu Agrarflächen
12. Februar 2024 | Internationale Grüne Woche 2024 in Berlin
Digitalisierung in der Landwirtschaft: FieldMApp liefert Daten zu Agrarflächen
Hands-On-Demonstration der mobilen Anwendung FieldMApp
Am Beispiel des Anwendungsszenarios „Unterstützung der Bewirtschaftungsplanung für Minderertragsflächen“ hatten Besucherinnen und Besucher der Internationalen Grünen Woche, wie Dr. Margareta Büning-Fesel (Präsidentin der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE); rechts im Bild) die Möglichkeit, die Funktionalitäten der FieldMApp und die Anwendung von Fernerkundungsprodukten hautnah zu erleben.
Die mobile Anwendung FieldMApp auf der Internationalen Grünen Woche 2024
Die mobile Anwendung FieldMApp auf der Internationalen Grüne Woche 2024 Besucherinnen und Besucher konnten selbst aktiv werden und potenzielle Minderertragsflächen eigenständig kartieren sowie sich das daraus abgeleitete Produkt zu potentiellen Minderertragsflächen in Kombination mit Fernerkundungsprodukten wie dem Vitalitätsdefizit im Geoinformationssystem der FieldMApp visualisieren.
Messebesucherinnen und -besucher hatten Dank der freundlichen Unterstützung der Daberkower Landhof AG Krukow die Gelegenheit, die Entwicklung der Vegetationsvitalität auf einer Testfläche, die Teil der DLR Großforschungsanlage „DEMMIN“ ist, zu verfolgen. Im dargestellten Satellitendatenprodukt „Vitalitätsdefizit“ symbolisieren grüne beziehungsweise braue Pixel eine über- beziehungsweise unterdurchschnittliche Vitalität der Anbaufrucht bezogen auf das langjährige Mittel, während weiße Pixel auf eine durchschnittliche Entwicklung hinweisen. Schwarz und orange gefärbte Flächen markieren von Nutzerinnen und Nutzern der FieldMApp digitalisierte (potentielle) Minderertragsflächen im Vektorformat.
Welche Rolle die Digitalisierung zukünftig in der Landwirtschaft spielen und wie diese die Arbeit von Landwirtinnen und Landwirte unterstützen kann, zeigte das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) auf der Internationalen Grünen Woche (IGW) vom 19. bis 28. Januar 2024 in Berlin. Das DLR-Institut für Datenwissenschaften und der Lehrstuhl für Fernerkundung der Friedrich-Schiller-Universität Jena präsentierten dort die FieldMApp. Sie ist zugleich Teil des digitalen Experimentierfeldes „AgriSens – DEMMIN 4.0“.
Mit der FieldMApp entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Anwendung (App) für mobile Endgeräte wie Tablets oder Smartphones, die verschiedene Benutzeroberflächen zum Erheben von Daten in unterschiedlichen Situationen bereithält. Unter anderem können damit Landwirtinnen und Landwirte über die Benutzeroberfläche „Fahrtansicht“ Flächeneigenschaften aus einem fahrenden Traktor erfassen. Das können zum Beispiel Bereiche im Feld sein, auf denen Schadgräser wie der Ackerfuchsschwanz wachsen oder auf denen wegen der Boden- beziehungsweise Reliefeigenschaften ein geringer Ertrag zu erwarten ist (Minderertragsflächen).
Eine andere Benutzeroberfläche der App ist das mobile Geoinformationssystem (GIS), mit der sich Karten digital darstellen und darin weitere Informationen ergänzen lassen. Mit dem GIS können beispielsweise Objekte auf Ackerflächen, wie etwa Nester von Bodenbrütern, die bei der Bewirtschaftung berücksichtigt werden müssen, kartiert werden.
Der vorgestellte Prototyp der FieldMApp wurde und wird in allen Entwicklungsphasen in enger Zusammenarbeit mit Landwirtinnen und Landwirten sowie pflanzenbaulichen Beraterinnen und Beratern aufgebaut. Mit der FieldMApp wird so ein intuitiv bedienbares Werkzeug zur Digitalisierung von Expertenwissen bereitgestellt. Alle mit dieser App erhobenen Daten werden maschinenlesbar gespeichert, sodass diese von Computern interpretiert und automatisiert verarbeitet werden können.
Die FieldMApp – ein Werkzeug zur Unterstützung der digitalen Transformation in der Landwirtschaft
Auf der IGW wurde bei der Vorstellung der FieldMApp der Fokus speziell darauf gelegt, wie diese als unterstützendes Werkzeug bei der Planung und Durchführung der Bewirtschaftung von Minderertragsflächen eingesetzt werden kann. Den Ausgangspunkt bildet dabei die digitale Erhebung der Lage, Ausdehnung und Ursache von Minderertragsflächen mit der FieldMApp-Fahrtansicht durch Landwirtinnen und Landwirte während der Feldbewirtschaftung. Aus den erhobenen Informationen werden potentielle Minderertragsflächen automatisiert abgeleitet und im FieldMApp-GIS bereitgestellt. Darüber hinaus fließen weitere entscheidungsrelevante Informationen, die frei verfügbar sind oder im Rahmen des Projekts AgriSens – DEMMIN 4.0 entstanden sind, in die App ein und werden miteinander kombiniert. Letztere werden als Web-Map-Service (WMS) über den eo2cube der Julius-Maximilians-Universität Würzburg zur Verfügung gestellt und in die FieldMApp eingebunden.
Von besonderer Bedeutung ist dabei die Einbindung von Satellitendatenprodukten, die wiederkehrend innerhalb weniger Tage flächenhaft ein Update zur Vegetationsentwicklung spezifischer Anbaufrüchte liefern. Entsprechende Produkte sogenannte „Vitalitätsdefizitlayer“, die Auskunft über Feldareale geben, auf denen Anbaufrüchte unterdurchschnittlich entwickelt sind, werden vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum des DLR im Team Agrar- und Waldökosysteme entwickelt. Grundlage hierfür bilden Aufnahmen des europäischen Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-2.
Anhand der Satellitendaten wird spezifisch für einzelne Feldfrüchte die Abweichung der Vegetationsentwicklung von der typischen, langjährigen Entwicklung in der Region berechnet.
Durch das Kombinieren der Geoinformationen zu potentiellen Minderertragsflächen und Vitalitätsdefiziten können Landwirtinnen und Landwirte auch kleinräumig bodentypspezifische Zeitreihenanalysen der Anbaufrüchte durchführen. Landwirtinnen und Landwirte können somit frühzeitig fundiertere Entscheidungen für eine präzise und damit ökonomisch und ökologisch nachhaltige Bewirtschaftung treffen. Sie können bereits vor der Bewirtschaftung die Menge der benötigten Betriebsmittel wie zum Beispiel Dünger genauer abschätzen. Zudem erhalten sie genaue Informationen, wie groß der Düngemittelbedarf auf unterschiedlichen Teilen der Anbaufläche ist und können Düngemittel bedarfsgerechter verteilen.
Neben der Unterstützung der Bewirtschaftungsplanung von Minderertragsflächen ermöglicht die FieldMApp auch die Online- und Offline-Erfassung von Bestandsmerkmalen, Management- und Pflanzenwachstumsinformationen bei zentimetergenauer Verortung. Aufgrund des flexiblen Designs der Open-Source-Software FieldMApp kann diese stetigen weiterentwickelt und an verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden.
Von der Theorie zur Praxis: Xregnet und FieldMApp begeistern breites Publikum
Der Messestand des digitalen Experimentierfeldes AgriSens – DEMMIN 4.0 war ein Treffpunkt für vielfältige Besucherinnen und Besuchern nicht nur aus der Landwirtschaft, sondern auch aus anderen Wirtschaftszweigen, Bildungs- und Forschungseinrichtungen sowie der Politik.
Die Besucherinnen und Besucher konnten sich informieren, wie vom Satellitensensor Bilder aufgezeichnet und diese Bilddaten für den Einsatz in der Landwirtschaft aufbereitet werden.
Zudem hatten die Besuchenden die Möglichkeit, Prototypen der Software Xregent zur Visualisierung von Daten des hochaufgelösten FURUNO-Regenradars des Geoforschungszentrums Potsdam und der FieldMApp in Hands-On-Demonstrationen zu erleben und sich mit den Funktionen und Vorteilen der Technologien vertraut zu machen.
Die positiven Reaktionen und Rückmeldungen der Messebesuchenden sind ein wichtiger Beitrag für die zukünftige Weiterentwicklung der App und Produkte, wie beispielsweise der FieldMApp, dem eo2cube, Xregnet und den Vitalitätsdefizitlayern. Die dafür im digitalen Experimentierfeld AgriSens – DEMMIN 4.0 durchgeführte Forschungsarbeit wird von der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) als Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.
