Fernerkundung Landwirtschaft

Von Seiten der Landwirtschaft, der landwirtschaftlicher Beratung und der Agra-Industrie besteht die Nachfrage nach zeitnahen, verlässlichen und einfach zu verwendbaren Werkzeugen und Daten um die Bewirtschaftung zu optimieren. Für fundierte Entscheidungen sind Information bezüglich Bewässerung, Düngung, Anwendung von Pestiziden oder Kenntnisse des optimalen Erntezeitpunkt und der zu erwartenden Erntemenge notwendig. Ebenso benötigen Landmanager und politische Entscheidungsträger vertrauenswürdige und aktuelle Informationen über die Nutzung von Land und natürlichen Ressourcen, zum Beispiel zur Ermittlung der Flächenausdehnung, des Wasserverbrauchs und der Ernteerträge auf größerer Maßstabsebene. In beiden Fällen kann die Fernerkundung wertvolle Informationen liefern und mit geostatistischen Methoden die Analyse und Visualisierung unterstützen.

Neben der Bereitstellung von Informationen über die aktuelle Verteilung von Feldfrüchten bieten multispektrale Satellitensensordaten auch die Möglichkeit, wichtige vegetations-biophysikalische Variablen abzuleiten wie die Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation (fAPAR) , der Blattflächenindex (Leaf Area Index, LAI) oder der Chlorophyllgehalt (Chl). Diese bilden wichtige Eingangsparameter für das Pflanzenwachstum, Evapotranspirations und Nährstoffmodelle. Multi-temporale Fernerkundungsdaten bieten eine wertvolle Informationsquelle zur Überwachung von Vegetationsdynamik, Entwicklung, Wachstum und Veränderungen der Vegetation. Um Karten der erwähnten biophysikalischen Variablen zu erzeugen, verwenden wir semi-empirische (z. B. Vegetationsindizes) und physikalisch basierte Ansätze (z. B. Inversion von Strahlungstransfermodellen).

Ein Team von Forschern und Doktoranden beschäftigt sich daher am Institut für Geomatik mit der Erforschung und Entwicklung neuer Lösungen auf der Basis von Satellitenfernsteuerungsdaten. Ein großes Ziel dabei ist die Übertragung von Lösungen auf den Agrarsektor, um die Optimierung der Pflanzenproduktion bei gleichzeitiger Minimierung der Umweltauswirkungen zu unterstützen. Unsere Untersuchungen basieren auf hochauflösenden (10-30m), multi-temporalen und multispektralen Bildern, die in den sichtbaren, nahen Infrarot- und kurzwelligen Infrarotbereichen (350-2500 nm), überwiegend aus Erdbeobachtungssatelliten, gewonnen werden. Dabei werden vor allem Daten der Satellitensensoren Landsat, DEIMOS-1 und Sentinel-2 verwendet. Für sehr detaillierte Analysen sowie die Erstellung von 3D-Informationen werden auch kommerzielle Satelliten bzw. Sensoren auf flugzeug- bzw. UAV-getragenen Plattformen eingesetzt.

In unsere Forschung versuchen wir multispektrale, multitemporale und unterschiedlich räumlich aufgelöste Fernerkundungsinformationen optimal zu kombinieren, um die bestmögliche Genauigkeit der produzierten Karten zu erreichen. Diese Variablen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Modellierung von Ökosystemen und Umweltstudien und tragen zum besseren Verständnis von biogeochemischen Flüsse und des globalen Klimas bei.

Um ein besseres Verständnis der verschiedenen Elemente des landwirtschaftlichen Systems zu erhalten und kontinuierlich Verbesserungen und Vertrauen in die abgeleiteten Karten zu liefern ist die Validierung und Genauigkeitsbewertung ein unverzichtbarer Schritt. Zur Unterstützung von Validierungs- und Genauigkeitsanalysen erheben wir regelmäßig vor allem in der Region Marchfeld (Niederösterreich), wo wir (alleine und mit Partnern) intensive experimentelle Aktivitäten durchführen, eine Vielzahl an Felddaten. Daneben suchen wir die die Zusammenarbeit mit Endverbrauchern um aufschlussreiche Daten und Feedback über die Nutzung unserer Produkte und Dienstleistungen zu erhalten. Ebenso arbeiten wir mit anderen Universitäten, nationalen und internationalen Forschungszentren und Weltraumagenturen zusammen, um neue Daten und Methoden zu entwickeln, zu testen und zu validieren.
An der Thematik interessierten Studierenden empfehlen wir mit der von uns angebotenen Lehrveranstaltung " Remote Sensing and GIS in Natural Resource Management " (Kurs Nr. 857320) zu beginnen. Dieser Kurs bietet Ihnen die grundlegenden Elemente für die Arbeit mit räumlichen Daten. Mit der Lehrveranstaltung "Fernerkundung und Bildverarbeitung" (Kurs Nr. 857304) sprechen wir vor allem fortgeschrittene Studierende an um diese auf eine Masterarbeiten oder Projektaktivitäten vorzubereiten. Hintergrund und Einsatz von Analysetools für räumliche Daten sowie zur Datenspeicherung und webbasierten Visualisierung werden im Kurs "Web-GIS Technologien" (Kurs Nr. 857309) behandelt.
An interessierte Forscher bieten die unten angeführte Auflistung aktueller Publikationen oder die Web-Seiten unserer wichtigsten Projekte weitere Informationen.
Wenn Sie Interesse an der Durchführung einer Abschlussarbeit, an einer gemeinsamer Forschungsarbeit, der Entwicklung neuer Ideen oder dem Testen unserer Technologien haben, können sie uns jederzeit gerne kontaktieren!