Vorbereitungen Herbstscan für die Düngeplanung 1. Gabe, unsere Datenernte 2022 ist abgeschlossen!

Publiziert am 27. September 2022 von Andreas Schmidt

Vorbereitungen Herbstscan für die Düngeplanung 1. Gabe

Die Aussaat des Winterraps ist abgeschlossen, die Aussaatbedingungen waren gut und dazu kamen bei den meisten Kunden die lang herbeigesehnten Niederschläge. Dies ist eine Voraussetzung für eine positive Herbstentwicklung der Bestände und damit von potentiellen Einsparungen von N-Dünger 2023. In der Bauernzeitung Nr. 36 vom 09.09.2022 Seite 34 bis 36 gab es über das von uns entwickelte und angewandte Verfahren einen Artikel „Herbstscan aus dem Orbit“, in den letzten Jahre haben wir dieses erfolgreich in den Markt gebracht (siehe EXAgT Webshop). Begleitet wurde unsere Arbeit auch 2022 durch Versuche, Ergebnisse stellen wir im nächsten Newsletter vor.

Die Datenernte 2022 ist abgeschlossen!

Ein wichtiger Teil unserer Arbeit liegt im Bereich produktionsintegrierter Großparzellenversuche (OFR) für verschiedene Auftraggeber und diversen Projekten, dabei werden im aktuellen Jahr 17 Versuche begleitet. Diese umfassen klassische Versuche zur angepassten und differenzierten N-Düngung sowie variabler Aussaat, die Bewertung technischer Lösungen zur Einzeldüsenschaltung, der Wirksamkeit von alternativen Verfahren zum Glyphosatersatz bis zu pflanzenbauliche Effekten durch die Abscheidung von Beikrautsamen beim Mähdrusch.

Unterschiedliche Start- und Landeplätze unserer Drohne, rechts zwischen Kuhfladen 😉

Neben den klassischen Datenquellen wie Ertragskartierung, Bodenscannerdaten, digitales Geländemodell, Kartierung Grundnährstoffe etc. wurde der Einsatz unserer Drohne mit einer Multispektralkamera zur Datenbeschaffung ausgeweitet. Es wurden verschiedene Flugmodi genutzt, um diverse Parameter zu erfassen. In niedriger Flughöhe mit größtmöglicher Auflösung zur Einzelpflanzenerkennung, in größeren Höhen für die flächige Bestimmung von Biomasse bzw. N-Aufnahme auf den Schlägen.

Ausschnitt aus der Einzelpflanzenerfassung von aufgelaufenem Ausfallraps über alle Versuchsglieder und Wiederholungen
Versuchsüberblick, blau mehr, rot weniger Biomasse

Fehlen „nur“ die Auswertungen, diese sind aktuell bei uns in Arbeit, von der digitalen Pflanzenerkennung bis zur Geostatistik.

Die Ergebnisse fast aller Versuche gehören dem Auftraggeber, der über eine Veröffentlichung entscheidet. Wir werden uns trotzdem bemühen, wo möglich in den nächsten Monaten Versuchsergebnisse zu veröffentlichen.

Fragen Sie uns, wir freuen uns auf Ihre Aufgaben! Unsere Spezialität sind betriebsspezifische Lösungen, wir schätzen Sie und Ihre Herausforderungen =;-).

Unsere Kontaktdaten sind:

exagt@exagt.de oder persönlich:

andreas.schmidt@exagt.de
+49 (0) 173 352 8960, +49 (0) 34324 269739

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+49 (0) 176 72588814, +49 (0) 34324 269737

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Permanente Leitspuren in einem Betrieb seit 2016, unsere Erfahrungen

Publiziert am 19. August 2022 von Andreas Schmidt

Der Kunde

sitzt in Ostsachsen, Betriebsgröße Pflanzenbau Ackerfläche > 4100 ha, Schlaggrößen Mittelwert 23 ha, zwischen 0,8 ha und 87 ha, permanente Leitspuren geplant durch die EXAgT seit 2016, Stand ist Controlled Traffic light, d.h. in jedem Jahr die gleichen festen Fahrgassen.

Warum?

  • Allgemeine Effekte wie Trennung von Fahr- und Wuchsraum
  • Optimale Fahrgassen für die Feldspritze(n)
  • Arbeitserleichterung für die Drillenfahrer
  • Diskussion über die „richtigen“ Spuren werden nur einmal geführt!

Probleme und Herausforderungen

  • Terminals verschiedener Hersteller
  • Versatz durch falsch eingemessene RTK-Referenzstationen (Integration Mietschlepper)
  • Drilltechnik mit unterschiedlicher Arbeitsbreite (6m, 8m, 9m) die immer zur gleichen Leitspur führen muss.
  • Feldgrenzen verändern sich, Flächen kommen dazu.
Integration von Direktsaattechnik im Betrieb (8m in 36m Fahrgassen)

Maßgeschneiderte Software

Die NAVIKAT Spurplanung von GIS GmbH wurde an unsere praktischen Bedürfnisse angepasst. Vorhandene Spuren lassen sich einlesen, neuplanen oder optimieren und wieder ausgeben. Ein Export ins ISOXML Format ist möglich, auch direkt zu einem Fendt- Terminal. Die Software kann man in unserem Webshop käuflich erwerben.

Terminals die keine Spuren via ISOXML übernehmen, können mit ihren herstellerspezifischen Formaten von uns via SMS AgLeader Software bedient werden, bei Bedarf als Dienstleistung von uns.

Unsere Leistungen für den Betrieb

  • Einlesen Feldgrenzen und vorhandene Spuren
  • Planen/Optimieren der Spuren
  • Diskussion mit dem Pflanzenbauer und betroffenen Fahrern
  • Über die Jahre Anpassungen bei Flächenänderungen (Feldgrenzen, Spuren wenn notwendig)
  • Beratung und Unterstützung bei der Integration neuer Technik (Drille, Terminals)
  • Wenn notwendig Vorortsupport bei Problemen

Die Sache mit der Kontur

Vor allem in Betrieben mit größerer Arbeitsteilung haben die Spritzenfahrer einen besonderen Status, unter Nachbarn werden diese gerne abgeworben. So ist ihre Meinung wichtig und sie wissen das! Praktisch stoßen Konturspuren auf größeren Schlägen fast immer auf deren Ablehnung, eine Mitfahrt bei den Kollegen zeigt warum (permanentes Lenken nötig).
Im Gegensatz zur Benennung lassen sich in AB- Linien Richtungsänderungen abbilden (siehe Bild unten), mit dieser Möglichkeit lässt sich komplett auf Konturen verzichten.

AB- Linie mit „Knick“

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Eigene Precision Farming Daten vom Büro aufs Terminal bringen: der NAVIKAT Ausbringungsplaner

Publiziert am 22. Juli 2022 von Andreas Schmidt

In unserem Newsletter vom März 2022 haben wir den NAVIKAT Ausbringungsplaner in Kooperation mit der GIS GmbH für ISOXML und Shapes angekündigt. Ingenieurbüros wie wir und ihre Kunden sowie QGIS affine Landwirte brauchen für die „letzte Meile“ zum ISOBUS Schlepperterminal eine Lösung.

Bis 2021 war dies der kostenlose SHAPE-ISO-XML Converter von Müller Elektronik, der Hersteller hat das Tool 2022 von seiner Webseite genommen, andere funktional vergleichbare Lösungen sind uns nicht bekannt.

Unsere Lösung bieten wir nicht kostenlos an, dafür wird diese permanent weiterentwickelt und regelmäßig mit Hilfe des AEF Taskdata Validator auf ISOBUS-Kompatibilität getestet.

Folgende Anwendungsfälle werden durch den NAVIKAT Ausbringungsplaner abgedeckt:

Übernahme geplanter Düngekarten

Dabei werden die Nährstoffkarten vom Dienstleister übernommen, im Ausbringungsplaner wird die gewünschte Düngemittelform definiert und die jeweiligen schlagspezifischen Applikationskarten für das Geräteterminal geschrieben.

Abbildung 1: Übernahme geplanter Applikationskarten Andüngung Raps
Abbildung 2: Übernommen geplanter Applikationskarten Andüngung Raps, Ware im Schlag

Nutzung von Managmenentzonenkarten

Dienstleister wie die AgUmenda GmbH aus Leipzig bieten die Dienstleistung „Planung von Managementzonenkarten“ an. Dabei werden auf dem jeweiligen Schlag Teilflächen definiert die homogene Eigenschaften haben. Diese Flächen werden bei der Applikation z.B. von Dünger unterschiedliche Mengen zugewiesen. Dies erfolgt auf der Basis der einmal geplanten Managementzonen für jede teilflächenspezifische Maßnahme, von der Saat über die Düngung bis zum Pflanzenschutz.

Abbildung 3: Auf der Basis einer Managementzonenkarte wird eine Kali-Applikationskarte erzeugt.

Differenzierte Grunddüngung aus Bodenprobedaten

Einige Anbieter von GPS gestützter Bodenbeprobung liefern den Kunden neben den Beprobungsergebnisse für Teilflächen eines Schlages eine Düngeempfehlung. Diese lässt sich mit dem Ausbringungsplaner in Applikationskarten umsetzen.

Der NAVIKAT Ausbringungsplaner kostet 950,- € ohne MWSt. und ist in unserem Webshop erwerbbar, ein Support- und Softwarewartungsvertrag ist über die GIS GmbH verfügbar.

Vielen Dank an Jan-Hendrik Wölker von der AEF für seine Geduld und tatkräftige Hilfe!

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DLG Feldtage 2022 in der Rückschau

Publiziert am 30. Juni 2022 von Andreas Schmidt

Die DLG Feldtage fanden dieses Jahr nach langer Coronapause seit 2018 wieder statt, diesmal weit im Westen, in Mannheim. Grund genug für uns, einen gemeinsamen Betriebsausflug der EXAgT dahin zu unternehmen!

Die Stimmung unter den Ausstellern war ausgezeichnet, jeder schätzte die Möglichkeit wieder direkt mit Kunden wie untereinander zu kommunizieren. Dieses Networking haben auch wir ausgiebig genutzt!

Welche Neuigkeiten gab es in Themenbereichen, die für uns von besonderen Interesse waren?

Differenzierte N-Düngung (auf Basis von Satellitenbildern/Sensoren)

Hier herrschte an den Ständen wie bei den Technikvorführungen „business as usual“. Die Produkte werden beständig weiterentwickelt, z.B. gibt es bei Atfarm jetzt die Möglichkeit, analog zum YARA N-Sensor sich die N-Aufnahme eines Schlages anzuzeigen. Voraussetzung ist wie bisher ein wolkenfreier Himmel zur Zeit der Satellitenaufnahme 🙂

Cloudbasierte Farmmanagementsoftware

Auf dem Markt der integrativen landwirtschaftlichen Cloudlösungen wie 365FarmNet und NEXT Farming erscheint jetzt ein neuer Spieler FarmOperatingXpert aus einer Kooperation der Firmen geo-konzept, Kleffman und Exatrek mit ihren bewährten Einzellösungen, Praxisstart ist wohl noch in diesem Jahr.

Drohnen

Die chinesische Firma DJI als der führende Anbieter von Drohnentechnik (wir sind zufriedene DJI Nutzer) führt jetzt seine landwirtschaftlichen Drohnen breit in den deutschen Markt ein. Nutzlastkapazitäten von bis zu 40 kg und eine Flugdauer bis zu 20 Min. macht neue Anwendungen möglich. Interessant z.B. erscheint die Ausbringung von Untersaaten in Getreidebestände.

DJI Agras T30

Feldrobotik

Auch wenn wir beim „Field Robot Event“ der Universitäten Zeuge werden konnten wie ein „wildgewordener“ Roboter der zu schützenden Maisreihe zu Leibe rückte, Feldroboter kommen langsam in der Praxis an. Anwendungsfall ist hauptsächlich die Unkrautbekämpfung in Rüben und Gemüse auf Biobetrieben.

Größere Robotik-Lösungen waren zu sehen, zum einen AgXeed eines niederländischen Start-ups, welches von Amazone und Claas unterstützt wird,

wie die gemeinsame Konzeptstudie von Lemken und Krone mit dem Namen „Combine Powers“.

Zumindestens die agXeed Lösung ist in der praktischen Erprobung und die Beteiligten sind aufgrund der Performance des Systems optimistisch!

Ihr EXAgT Team.

Das EXAgT Team auf den DLG Feldtagen 2022,
von rechts nach links Arnim Grabo, Moritz Gaßan, Amanda Franck, Andreas Schmidt

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(OB(OBDas EXAgT Team auf den DLG Feldtagen,
von rechts Arnim Grabo, Moritz Gaßan, Amanda Franck, Andreas SchmidtOB)OB)

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Wir sind auf der Soil Evolution!

Publiziert am 30. Mai 2022 von Andreas Schmidt

Vom 31.Mai bis zum 02.Juni findet die Soil Evolution im Hofgut Dettenberg statt. Unser Part sind Workshops über die praktischen Anwendungen von Fernerkundungsdaten, egal ob vom Satelliten oder einer Kameradrohne. Wer „zufällig“ an dieser Veranstaltung teilnimmt ist herzlich eingeladen, zumindestens unser Zelt steht schon!

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arnim.grabo@exagt.de
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andreas.schmidt@exagt.de
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Aktuelles von der N-Düngeberatung – der EXAgT Observator im Einsatz

Publiziert am 13. Mai 2022 von Andreas Schmidt

Was ist die Idee?

Der EXAgT Observator ermöglicht eine ständige, autarke Überwachung (Monitoring) eines Getreidebestandes hinsichtlich der Witterung und der N-Aufnahme und liefert wichtige Informationen zur Führung des Bestandes und der N-Düngung, ohne dass man täglich die Felder anfährt und selber misst.

Die punktuell exakt ermittelten Werte können dann, beim Düngen über Pflanzensensoren, Drohen- oder Satellitendaten, in die gesamte Fläche „übersetzt“ werden.

Bei der Wahl der entsprechenden Regelalgorithmen (ausgleichend, ertragsbetont, qualitätsbetont) zu den jeweiligen Terminen helfen diese Infos natürlich auch.

Täglich per E-Mail werden die ermittelten Daten dem für die Düngung Verantwortlichen übertragen und stehen so immer aktuell und an jedem Ort zur Verfügung.

In was für einem Bestand wird hier gemessen?

WW Sorte Apostel, Saat 24.09.2021, Vorfrucht Silomais

Düngung:
08.03.2022, 70 kgN/ha über NPK+KAS
22.03.2022, 95 kgN/ha über Alzon 46 neo

EXAgT Observator mit Energieversorgung und Sensorik in WW Sorte Apostel, 18.4.2022, EC30/31

Eine kompakte, täglich aktuelle Informationsgrafik, geht das?

Observatorplot vom 13.5.2022 mit Wetterdaten und täglicher N-Aufnahmen des EXAgT Observator im WW Apostel

Der Plot zeigt im zeitlichen Verlauf die N-Aufnahme eines Winterweizenbestandes [kg N/ha], den Niederschlag [l/m²] und die Temperaturen der Luft im 2 m Höhe als Max, in 2 cm d.h. im Pflanzenbestand als Min und die Bodentemperatur in 10 cm Bodentiefe als Durchschnitt des jeweiligen Tages [°C].

Täglich wird der Observatorplot fortgeschrieben, an den Agronomen übermittelt und liefert so wichtig Informationen über Pflanze, Boden und Witterung.

Wie ist die aktuelle Situation?

Entwicklungsstadium und N-Tester WW Apostel 10.5.2022, EC 33/34
WW Apostel 10.5.2022, EC 33/34, Wuchshöhe ca. 50 cm

Am 10.5. (vor Ort Aufnahmen und Messung) präsentiert sich ein gut entwickelter Weizenbestand im EC 33/34 mit einer Wuchshöhe von ca. 50 cm. Die N-Aufnahme beträgt hier 117 kgN/ha. Der N-Bedarf laut N-Tester war ca. 30 kgN/ha.

Gestartet ist der Bestand Anfang April mit einer N-Aufnahme von ca. 39 kgN/ha. Trotz hoher Andüngung im März stagniert aufgrund der sehr kühlen Temperaturen, insbesondere in der Nacht, die Entwicklung des Bestandes und der N-Aufnahme.

Eine Bodentemperatur über 10 Grad ab Mitte KW 15 (14.-15.4.) führt zur besseren Mineralisierung und einem guten Zuwachs, unterstützt von einigen Niederschlägen. Parallel dazu hat sich die N-Aufnahme innerhalb einer Woche von 50 auf 80 kgN/ha erhöht!

Dann kamen wieder sehr kalte Nächte bis -5 °C, was zu einer Verzögerung im Wachstum führte.

Leider kam der letzte Niederschlag mit 5 l/m² Ende April und die immer noch anhaltende Hitze und Trockenperiode ab Anfang Mai. Das schlägt sich in einer weiteren Verzögerung des Wachstums nieder.

Die sehr hohen Temperaturen (Tag und Nacht), verbunden mit trockenem Wind ohne Regen, führen aktuell zu Wassermangel im Bestand, dieser reagiert bereits mit Reduktion, was zu einer Stagnierung bis hin zum Rückgang der N-Aufnahme führt.

Was bedeutet das für die weitere N-Düngung?

Sollte jetzt durch eine Ährengabe nachjustiert werden, um weiteres Wachstum anzuregen? Nein, zur Zeit wohl nicht!

Hoffentlich bald einsetzende Niederschläge werden das Wachstum wieder beflügeln und dann wird sich zeigen, wann der gedüngte und mineralisiert Stickstoff aufgebraucht ist (erneute Plateaubildung im Diagramm) und eine Qualitätsgabe nötig wird.

Diese nach Pflanzensensor, am Observator-Spot kalibriert und auf „Qualitätsbetont“ (hohe N-Aufnahme = hohe Düngemenge) durchgeführt sichert eine ausgeglichene Qualität und spart an Stellen mit Trockenstress (N-Aufnahme reduziert) N-Dünger.

Es bleibt spannend und ich wünsche uns allen einen schönen langen Landregen, noch im Mai, der soll ja schließlich seinem Namen als „Wonnemonat“ auch für die Landwirtschaft gerecht werden.

Ein weiterer EXAgT Observator in Wintergerste, 10.5.2022 EC 49

Lose werden wir die Interpretation der Observatoren fortführen, sicher gibt es da noch ein paar interessante Aspekte zu diskutieren, mit bestem Gruß,

Arnim Grabo

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Der EXAgT Observator und wir sind auf der agra 2022!

Publiziert am 16. April 2022 von Andreas Schmidt

Wie in schon in unserem letzten Newsletter angekündigt kamen zur Datenbeschaffung für unser EIP-Agri Projektes „N-Düngungsberatungssystem“ (2018-2021) Sensorstationen für ein automatisiertes N-Monitoring zum Einsatz. In diesem Jahr wurden die ersten Systeme in den operativen Betrieb überführt!

Was sind die Funktionen des EXAgT Observators?

  • Beobachtung des Versorgungszustands des Pflanzenbestandes durch die zweimal tägliche Messung der N-Aufnahme.
  • Sammeln von Wetterdaten einer nahe liegenden Wetterstation, z.B. vom DWD oder von unserem Partner Pessl Instruments.
  • Visualisierung der zeitlichen Entwicklung der Daten und Übermittlung mittels E-Mail an den Landwirt/Berater.
  • Auf dieser Informationsbasis trifft der Landwirt die Entscheidung über eine angepasste N-Düngung (Zeitpunkt und Höhe der Gabe), eine Automatisierung der Entscheidungsfindung ist vorbereitet und möglich.

Wo sind wir auf der agra 2022 zu finden?

In diesem Jahr stellen wir auf dem Gemeinschaftsstand „Innovationsforum AgriFood“ der Wirtschaftsförderung Sachsen Halle 2 Stand D05 aus.

Am Donnerstag, den 21.April von 14:00 Uhr bis 14:15 Uhr, halten wir einen Vortrag über das „Automatisiertes N-Monitoring und differenzierte N-Düngung, Großparzellenversuche zur Ergebniskontrolle“ in der Halle 2 am Stand D07.

Wir freuen uns auf Sie und gute Gespräche!!!

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Die ersten EXAgT Observatoren 2022 in Betrieb!

Publiziert am 5. April 2022 von Andreas Schmidt

Zur Datenbeschaffung für unser EIP-Agri Projektes „N-Düngungsberatungssystem“ (2018-2021) kamen Sensorstationen für ein automatisiertes N-Monitoring zum Einsatz. Seit diesem Jahr haben sie einen Namen, EXAgT Observator. Genaueres zu diesem System erfahren Sie im nächsten Newsletter und auf der agra 2022!

Gestern wurden die ersten beiden Systeme mit Hilfe unseres Kooperationspartners, der Agrargenossenschaft Altoschatz-Merkwitz eG auf die Schläge gebracht. Hier einige Impressionen von der Aufstellung der Systeme und allererste Messergebnisse.

Messungen unseres EXAgT Observators in einem Winterweizenschlag (Frühsaat) für die ersten zwei Einsatztage.

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ISOBUS – eine Wutrede, ein Jahr später oder „Hilf dir selbst, so hilft dir Gott!“

Publiziert am 16. März 2022 von Andreas Schmidt

Nach den Kompatibilitätsproblemen mit standardkonformen ISOBUS-Aufträgen im letzten Jahr war es für uns wichtig, solche Probleme in dieser Saison zu vermeiden (siehe Newsletter 02/2021 und 03/2021). Da wir kleines Ingenieurbüro auf die Terminalhersteller keinen Druck aufbauen können (Aktivitäten unsererseits 2021 hatten keinerlei Auswirkungen auf die Einstellung der Hersteller) mussten wir für uns praktikable Lösungen finden. Dies gelang in zwei Schritten.

Im Einsatz: SMS von Ag Leader

Für uns war die SMS-Software schon immer eine Datendrehscheibe von und zu Terminals verschiedenster Herkunft, die ISOXML-Kompatibilität ist spätestens seit dem letztem Jahr auf einem guten Stand. So sind alle von der Kundschaft benötigten ISOBUS-Aufträge aktuell mit diesem Tool erzeugt und das ohne irgendwelche Kompatibilitätsprobleme.

Vorteile der SMS Software

  • Riesiger Funktionsumfang
  • breite Terminalkompatibilität
  • aktive Weiterentwicklung und regelmäßige Updates

Nachteile der SMS Software

  • Erfahrung mit SMS ist für einen problemlosen Einsatz unbedingte Voraussetzung
  • nicht zu erklärende „seltsame“ Fehler/Probleme
  • die Bearbeitung größerer Datenmengen ist erst in der teuren SMS Advanced Version möglich
Planung eines Großparzellenversuchs Andüngung Raps nach Herbstscan Satellit,
geplante Daten zur Versuchsanlage auf einem Fendt-Terminal

In Vorbereitung:
NAVIKAT Ausbringungsplaner in Kooperation mit der GIS GmbH für ISOXML und Shapes

Warum ein neues Programm? Der Einsatz der SMS Software hat zwar augenblicklich unsere Probleme mit den ISOBUS-Aufträgen gelöst, ein ungutes Gefühl bleibt aber. Der SHAPE-ISO-XML Converter von Müller Elektronik war für uns vor dem letzten Jahr die Universallösung, 2021 funktionierten unerwartet dessen Aufträge auf neuen Terminals bzw. nach Softwareupdates nicht mehr. Diese Überraschungen wollen wir in Zukunft vermeiden! Wir wissen das wir Ag Leader wie Müller Elektronik nicht zu einem schnellen Reagieren bewegen können, daher war es wichtig einen Partner auf Augenhöhe zu finden.

Dies ist die GIS GmbH aus Leipzig, mit ihr agieren wir seit unserer Gründung in vielen Bereichen von Anwendungssoftware partnerschaftlich, auftretende Probleme wurden und werden zeitnah gelöst.

Für den NAVIKAT Ausbringplaner werden auf Wunsch Funktionalitäten aus GIS Softwareprodukten zusammengefasst, die Kompatibilitätsprüfung haben wir übernommen.

Für wen ist der NAVIKAT Ausbringungsplaner gedacht?

Ingenieurbüros wie wir sowie interessierte QGIS affine Landwirte brauchen für die letzte Meile zum ISOBUS Schlepperterminal eine Lösung.

Bis 2021 war dies der kostenlose SHAPE-ISO-XML Converter von Müller Elektronik, der Hersteller hat das Tool 2022 von seiner Webseite genommen, andere funktional vergleichbare Lösungen sind uns nicht bekannt.

Den NAVIKAT Ausbringungsplaner können wir nicht unentgeltlich zur Verfügung stellen, im direkten Vergleich mit dem ME-Tool gibt es dafür einiges an sinnvollen Funktionen mehr. Und wir sorgen für die Produktpflege und Anpassungen bei nicht auszuschließenden Kompatibilitätsüberraschungen!

Wie weiter?

Die letzten Programmierarbeiten und Tests laufen, in einem der nächsten Newsletter werden wir das Tool genauer vorstellen.

Vielen Dank an Jan-Hendrik Wölker von der AEF für seine Geduld und tatkräftige Hilfe!

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Rote Gebiete: Gibt Voronoi die neuen Grenzen vor?

Publiziert am 13. Februar 2022 von Andreas Schmidt

In der Bauernzeitung (Ausgabe 5.Woche 2022 vom 04.02.2022) fand ich einen Artikel unter dieser Überschrift in der Rubrik Agrarpolitik. Für uns die sich viel mit der Regionalisierung von Punktmessungen und Geostatistik beschäftigen, steht hinter dem Namen Voronoi ein bekanntes und auch von uns angewandtes mathematisches Verfahren. Aber was hat das mit Politik zu tun?

Voronoi-Diagramme vs. Thiessen-Polygone und erfunden hat es ein Deutscher

Beginnen möchte ich mit der Definition und hier bediene ich mich des Wikipedia-Artikels. Es geht um die Zerlegung eines Raumes bzw. einer Fläche in Regionen anhand von Punkten, hier als Zentren bezeichnet. Oder andersherum, es wird zu jedem Punkt z.B. eines Messstellennetzes eine zugehörige Fläche berechnet. Die folgenden zwei Abbildungen helfen beim Verständnis.

Abbildung 1: Beispiel eines Voronoi-Diagramms, berechnet aus einer vorgegebenen Menge von Punkten, Quelle Wikipedia
Abbildung 2: Das Wachstum von Voronoi-Regionen aus Punkten, Quelle Wikipedia

Das Verfahren wurde in der Geschichte immer wieder erfunden, bekannt sind u.a. die Quellen von Herrn Woronoi 1908 (ein russischer Mathematiker ukrainischer Herkunft) und dem Herrn Thiessen 1911 (Meteorologe aus den USA). Die erste bekannte Veröffentlichung kommt von Dirichlet 1850 (ein deutscher Mathematiker), hier heißt das Verfahren Dirichlet-Zerlegung. Gebräuchlich sind die Bezeichnung Voronoi-Diagramme und aus dem englischen Sprachraum kommend Thiessen-Polygone.

Geostatistische Bewertung

Das Verfahren ist ein vergleichsweises einfaches Interpolationverfahren der Geostatistik zur Zuordnung von Messdaten an Punkten in die Fläche. Es bildet insofern eine schlechte Näherung an die beobachtbare Realität, da an den Polygongrenzen scharfe Wertesprünge auftreten. Fließende Übergänge zwischen zwei Messwerten können mit dieser Methode also nicht dargestellt werden.

Sinnvoll in der Praxis ist dieses Verfahren nur bei einer hohen Dichte von Punkten/Messstellen oder einer gewünschten starken Vereinfachung. Ein Besuch der Webseite der Bundesanstalt für Wasserbau zeigt, das im Bereich Grundwasser die Realität eine komplexe ist, siehe die untere Abbildung.

Abbildung 3: Grundwassermodell für den Retentionsraum Kulturwehr Kehl (Quelle Webseite Bundesanstalt für Wasserbau)

Die Modellierung in diesem Beispiel basiert auf einer Unmenge an Punkten, hier in einer sogenannte Delaunay-Triangulierung. Deren Zusammenhang mit Voronoi-Diagrammen (in der Mathematik ein dualer Graph) wird in folgender Abbildung sichtbar.

Abbildung 4: Voronoi-Diagramm (orange) und Delaunay-Triangulierung (schwarz), Quelle Wikipedia

Und was bedeutet das nun für die Bestimmung der roten Gebiete?

Wenn das Verfahren Voronoi-Diagramme Grundlage der Bestimmung der roten Gebiete werden sollte, benötigt man für eine ausreichende Aussagekraft eine möglichst hohe Dichte von Messstellen.

Interessant für uns, eher ärgerlich wegen der Ungewissheit für unsere Kundschaft sind die zu erwartenden Gerichtsprozesse und deren Urteile zur Bewertung dieses geostatistischen Verfahrens.

Wieviel Messstellen, welche Messstellendichte sind rechtlich für eine Gebietsausweisung nötig? Übrigens, das die Messtellen qualitativ sauber messen ist aber auch hier die Grundvoraussetzung.

Die mathematische Beschreibung unserer Umwelt ist und bleibt eine große Herausforderung!

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