Agritechnica 2019 – Nie wieder bücken!

Mein Favorit unter den Schlagzeilen der Nichtlandwirtschaftspresse zur diesjährigen Agritechnica kommt diesmal vom Spiegel: „Technikinnovationen im Landbau: Nie wieder bücken!“ als Verweis auf die ausgestellten Roboter zur Unkrautbekämpfung.

Abbildung 1:„Dino“ ein Unkrautroboter von Naïo Technologien (Frankreich – Toulouse).

Welche Entwicklungen vor allem im digitalen Bereich fanden wir wichtig?

Digitalisierung/Konnektivität

DataConnect

Ein wichtiger Kritikpunkt der am Markt verfügbaren Datenplattformen/Cloudlösungen wird jetzt Schritt für Schritt beseitigt. Mit DataConnect wird eine herstellerübergreifende und industrieoffene Cloud-to-Cloud Lösung etabliert. John Deere, Claas und CNH (CASE/New Holland) sind von den Landmaschinenherstellern dabei, fehlt nur AGCO (u.a. Fendt). Mit dieser Lösung lassen sich Daten, die in den jeweiligen Herstellerclouds weiterhin gespeichert bleiben in Echtzeit in das bevorzugte Datenportal wie z.B. 365FarmNet übertragen, die Türen des jeweiligen mehr oder weniger goldenen Käfigs öffnen sich. Offizieller Anwendungsstart ist der Sommer 2020.

Agrirouter

Eine schon länger am Markt befindlich Datenaustauschplattform (hier ohne John Deere aber mit Fendt) ist agrirouter. Hier geht es nicht um die Kommunikation unter Cloudlösungen, sondern zwischen Maschinen und Agrarsoftware. Die Liste der mitmachenden Firmen wächst ständig, man wird sehen ob und wie sich diese Idee/Produkt auf dem Markt durchsetzt.

NEVONEX, die (stille) Revolution von Bosch

Mit Bosch ist ein Anbieter auf dem Gebiet landwirtschaftlicher Hardware und Software „aufgetaucht“ der eine riesige Erfahrung auf dem Feld der Fahrzeugtechnik/Sensorik/Softwareentwicklung/Automatisierung besitzt. Dieses Know-how zeigt sich in der auf der Agritechnica gezeigten NEVONEX Lösung. Mein erster Gedanke “und schon wieder eine neue Plattform“ wich einem Staunen über die Weitsicht und den Möglichkeiten dieses Produkts. Bosch braucht für seine in Entwicklung befindlichen Sensoren einen Geräterechner auf dem jeweiligen Gerät (z.B. einer Spritze). Dieser fügt sich zum einen in ein ISOBUS System ein, kann z.B. zumindest rudimentär über ein ISOBUS Terminal konfiguriert werden und ist in der Lage Applikationsdaten an den Gerätejobrechner zu senden und zu empfangen. Weiterhin besitzt dieser Rechner eigene Kommunikationsschnittstellen auf der Basis 4G/WLAN um zum einen mit zusätzlichen Sensoren zu kommunizieren als auch über eine Bosch-Cloud Daten zu übertragen. Für Drittanbieter besteht die Möglichkeit eigene Applikationen auf dem Boschgeräterechner laufen zu lassen (sogenannte FEATURES), vergleichbar mit Apps für Android oder iOS. Zur unkomplizierten Entwicklung werden den Drittanbietern Entwicklungswerkzeuge zur Verfügung gestellt, Installation und Update sowie die Kommunikation erfolgt über die Bosch Cloud. Was heißt das praktisch? Ich kann direkt über die Bosch Cloud und dem Boschgeräterechner Daten von und zum Ausbringgerät bringen.
Was bedeutet das für den Markt? Der ISOBUS Standard war und ist für den Agrartechnikmarkt ein Segen, hat allerdings den Nachteil das wenn ich im Bereich Gerätesteuerung (z.B. Applikationsmengenanpassung abhängig von Sensorik) aktiv werden möchte immer ISOBUS Hardware/Kenntnisse/Entwickler/Firmen brauche. Problematisch ist die eingeschränkte Hardware (ein ISOBUS Jobrechner mit begrenzter Rechenkapazität aus dem Angebotsregal, Sonderlocken sind schwierig) und die nur begrenzt verfügbaren Entwicklungskapazitäten. Dies macht die Einstiegshürde für neue Firmen sehr hoch, nebenbei ist die Entwicklung von ISOBUS Software für Entwickler „nicht sexy“, andere Aufgaben/Jobs sind attraktiver.
Durch NEVONEX sinkt diese Einstiegsschwelle gewaltig, die Komplexität des ISOBUS fällt für die Programmierer weg (darum kümmert sich Bosch), App- Entwicklung ist das täglich Brot von Heerscharen von IT Fachleuten.
Die Möglichkeiten und Chancen von Neueinsteigern und/oder kleinen Herstellern erhöht sich enorm.
Spannend finde ich wie sich das NEVONEX „Abenteuer“ für Bosch weiterentwickelt, eine gute Basis haben sie geschaffen!

Die ernüchterte Diskussion über den Digitalisierungshype oder „Wer zahlt, bestimmt“

Passend zur Agritechnica hat sich Guido Höner in einem Artikel in der top agrar 11/2019 S.3 „Wer zahlt, bestimmt“ über die Abhängigkeiten der Landwirte von den großen Technikfirmen geäußert. Unter anderem geht der Autor auf das Thema Digitalisierung ein:

… Dass die Kunden nach wie vor Macht haben, zeigt die aktuelle ernüchterte Diskussion über den Digitalisierungshype: Nicht alles, was machbar ist, rechnet sich auch. Die Kunden haben durch ihr Kaufverhalten abgestimmt und sich nur für wirklich praxisgerechte Lösungen entschieden – also für Lenksysteme, GPS-Schaltungen (Teilbreitenschaltung) oder Variable Rate. Aber sie bewirtschaften eben nicht ihren kompletten Betrieb über eine zentrale Datenplattform. Und das mussten auch die ganz Großen akzeptieren. Wie gesagt, wer zahlt, bestimmt. …

Wenn man sich mit den Mitarbeitern von Anbietern solcher zentralen Datenplattformen/Cloudlösungen vertraulich unterhält, bekommt man die Information das sich die Entwicklung/Betrieb dieser Lösungen betriebswirtschaftlich Nichteinmal ansatzweise rechnet. Ohne Förderung über Forschungs- und Entwicklungsprojekte bzw. Quersubventionierung durch andere Unternehmensteile wären sie nicht überlebensfähig. Wie hat vor einigen Jahren ein Landwirt auf einer Digitalisierungskonferenz gesagt: „Ich steige erst in solche Lösungen ein, wenn ich weiß, wer diesen Wettbewerb gewinnen wird“. Es bleibt spannend!

Gewinner Variable Rate, Applikationskarte auf dem Vormarsch

Eine praxisgerechte Lösung zur Anwendung von Digitalisierungslösungen bei den Landwirten, und dies ist genauso meine Erfahrung, ist „Variable Rate“ als Schnittstelle zum agronomischen Precision Farming. Diese hat sich in den letzten Jahren quantitativ und qualitativ entwickelt.

Über Plattformen/Anbieter kann sich der Kunde agronomisch fundierte Applikationskarten erstellen (z.B. für den Pflanzenschutz von XARVIO von BASF oder von der EXAgT 😉 für die Andüngung im Raps oder Getreide) und diese dann abarbeiten. Daten werden nur für das aktuelle Jahr benötigt, es entsteht kein Abhängigkeitsverhältnis. Ein Anbieterwechsel ist somit ohne Nachteile möglich.

EigenbauPF.exagt.de

Wenn man in die einschlägige Landtechnikpresse schaut ist man sehr erstaunt in welcher Qualität praktische Eigenbaulösungen in den Werkstätten der Landwirte entstehen. Auch im Bereich des Precision Farmings sind Eigenbaulösungen möglich! Grundlage dafür sind kostenlose Daten und Software. Seit unserem Newsletter vom Februar 2019 schreibe ich regelmäßig über die Nutzung solcher Daten mit kostenloser Software bis hin zur Applikationskarte auf dem Schlepper. Diese Beiträge werde ich schrittweise zusammengefasst und korrigiert auf unserer neuen Webseite „https://EigenbauPF.exagt.de“ veröffentlichen und um neue Themen erweitern.

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

Unsere Kontaktdaten sind:

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Neues aus unserem EIP-AGRI Projekt/kostenlose digitale Geodaten in Sachsen, Nutzung am Beispiel digitaler Orthophotos (Luftbilder)

Seit November 2018 arbeiten wir am EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“. Aktuell laufen die Arbeiten zur Begleitung der Herbstentwicklung im Winterraps, dazu finden regelmäßig Drohnenbefliegungen statt, diese verknüpft man mit „in situ Daten“ d.h. N-Aufnahmemessungen am Boden. Zusätzlich werden Sentinel-2 Daten in die Auswertung mit einbezogen. Übrigens zeigt sich, das die Winterrapsbestände größtenteils hervorragend entwickelt sind und so eine Einsparung von N-Dünger in der ersten Gabe problemlos möglich ist (siehe unseren Newsletter von Juli 2019).

Abb. 1 : Links unsere Parrot Disco Pro-AG bei der Luftbildaquisition im Winterraps, rechts die abgeleiteten NDVI-Werte sowie die NDVI Karte aus Sentinel-2 Daten und die Punkte der „in situ Daten“

Zum EIP-AGRI Projekt

Unser EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“ hat eine Laufzeit von drei Jahren (2018 – 2021) und wird gefördert vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Das Projekt ist ein Vorhaben nach der Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur Förderung der Landwirtschaft, der Europäischen Innovationspartnerschaften (EiP AGRI) und des Wissenstransfers einschließlich Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum im Freistaat Sachsen(Förderrichtlinie Landwirtschaft ,Innovation, Wissenstransfer-RL LiW/2014). Teil: Europäische Innovationspartnerschaft “Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit” (EIP AGRI) vom 15.12.2014.

Kostenlose digitale Geodaten in Sachsen, Nutzung am Beispiel digitaler Orthophotos (Luftbilder)

Ende September 2019 gab es die Nachricht, dass Sachsen Orthophotos, digitale topographische Karten, Höhen- und Landschaftsmodelle und Daten des Liegenschaftskatasters kostenlos zur Verfügung stellt (u.a. https://heise.de/-4510392).
Neben der Bereitstellung der SAPOS Korrektursignale ein weiterer Schritt, um Geodaten für jedermann im Freistaat zur Verfügung zu stellen. Der Zugriff auf die Daten erfolgt über das Portal Geodaten Sachsen (https://www.geodaten.sachsen.de).

So beauftragt die Landesvermessung jährlich die Befliegung von ca. 1/3 der Landesfläche des Freistaates Sachsen. Aus den dabei gewonnenen Luftbilder werden im Anschluss digitale Orthophotos (DOP) erzeugt.

Grundlage für die Nutzung dieser Daten ist ein vorhandenes grafisches Informationssystem (GIS) wie z.B. das von uns vertriebene NAVIKAT (hier ist das Herunterladen der Orthophotos schon integriert), die GIS Zusatzprodukte anderer Schlagkarteien oder das kostenlose QGIS (siehe die entsprechenden Abschnitte in https://news.exagt.de/?p=863 und https://news.exagt.de/?p=891).

Die Einbindung der Daten kann zum einen online (Direktzugriff auf den Geodatenserver Sachsen) wie alternativ offline (herunterladen der Orthophotos) erfolgen.

Online Zugriff

Voraussetzung ist ein GIS System, das WMS Quellen einbinden kann. In QGIS geschieht dies folgendermaßen:

Im Browserfenster von QGIS (Ansicht → Bedienfelder → Browserfenster) gibt es den Eintrag WMS/WMTS. Dort im Kontextmenü (Rechtsklick) Neue Verbindung… (New Connection…) und den gewünschten Dienst (URL und Name) einfügen und dann zur Karte hinzufügen. Folgende URLs werden angeboten:

Echtfarben-Orthophoto (RGB-DOP)
https://geodienste.sachsen.de​/​wms_geosn_dop-rgb​/​guest?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities&SERVICE=WMS

Panchromatische (SW) – Orthophotos (PAN-DOP)
https://geodienste.sachsen.de/wms_geosn_dop-pan/guest?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities

Color-Infrarot-Orthophoto (CIR-DOP)
https://geodienste.sachsen.de/wms_geosn_dop-cir/guest?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities

Abb. 2 . Online eingebundenes Color-Infrarot-Orthophoto (CIR-DOP)

Offline Zugriff (Herunterladen der Luftbilder)

Als Download sind Echtfarben-Orthophoto (RGB-DOP) verfügbar. Das Herunterladen der Daten ist hier https://www.geodaten.sachsen.de/downloadbereich-dop-4158.html möglich. Dazu ist im Suchfeld der gewünschte Ort einzugeben, die verfügbaren Luftbilder werden einem angezeigt.

Nach dem Anklicken des gewünschten Luftbilds kann dieses heruntergeladen werden.

Nach dem Entpacken der heruntergeladenen ZIP-Datei kann das TIF Bild in das jeweilige GIS übernommen werden.

In einem der nächsten Newsletter zeige ich, wie andere kostenlose Geodaten der Landesvermessung genutzt werden können.

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Praktische Erfahrungen in der Spurplanung, Wir sind Mitglied im VFuD, Wie selbst Satellitendaten nutzen – letzter Teil.

Seit dem Start der EXAgT 2015 sind wir im Bereich Spurleitsysteme (SLS, CTF – Controlled Traffic Farming) aktiv, eine lange Zeit um praktische Erfahrungen zu sammeln. Unser Ansatz ist es immer, herstellerunabhängig Dienstleistungen anzubieten. So stießen wir bei der Kundschaft auf den ganzen Strauß der auf dem deutschen Markt angebotenen Autopilotsysteme mit verschiedenen RTK-Empfängern und Referenzstationen. Was fiel uns dabei auf?

AB vs. Kontur

Am sichersten in der Abarbeitung der Spuren sind klassische AB- Linien. Komplexere Geometrien überfordern die einfacheren älteren Terminals bis hin zu Komplettabstürzen. Zu unserer Überraschung stellten wir fest, das einige aktuellen Terminals komplexere Spuren nur mit Einschränkungen nutzen können. So ist es beim Drillen wichtig das immer alle Parallelspuren zu der geplanten Spur im Terminals sichtbar sind. Besteht die geplante Spur aus mehreren Punkten, wird oft nur die von der aktuellen Position des Schleppers nächste Spur angezeigt. Das ist eine Einschränkung für den Fahrer.

Unterschiedliche Datenformate

Wir nutzen die Software SMS von AgLeader erfolgreich als „Datendrehscheibe“, außer Exoten lesen und schreiben wir damit die meisten Terminalformate. Hoffnung macht die langsame Durchdringung des Marktes in der Unterstützung des ISOBUS Datenformats aktuell bei amerikanischen Herstellern, so das solche „Datendrehscheiben“ wie die SMS Software überflüssig werden könnten.

Unterschiedliche RTK Referenzstationen

Zum Start unserer SLS Aktivitäten hatten wir die Sorge, das im Büro geplante Spuren auf Terminals verschiedener Anbieter zu unterschiedlichen Positionen führen. Bis jetzt hat sich die Befürchtung in der praktischen Arbeit nicht bestätigt. Zu Fehlern führten eher falsche Terminaleinstellungen oder nicht eingemessene RTK Referenzstationen. Im Zweifelsfall empfehlen wir das SAPOS HEPS Referenzsignal der jeweiligen Landesvermessung nutzen, vor allen in Bundesländern wo dieses kostenlos zur Verfügung steht.

Abbildung 1: Der vordere Schlepper nutzt ein Korrektursignal einer nicht eingemessenen Referenzstation und fährt damit in diesem Fall 80 cm neben der permanenten Fahrspur.

Unterschiedliche Arbeitsbreiten

Dieses Thema haben wir am Anfang unterschätzt. Die Leitspuren werden ja durch die Drille/Einzelkornsämaschine angelegt, in größeren Betrieben ist dafür oft unterschiedliche Technik mit verschiedenen Arbeitsbreiten parallel im Einsatz. Dabei müssen die Anschlüsse stimmen, die Überlappung darf nicht zu groß sein oder mit einer 9m Drille soll eine 30m Fahrspur angelegt werden. Das ist mehr als reine Mathematik, das ist mit den Betroffenen genau abzustimmen!

Kundeneinbindung

Um die Zusammenarbeit mit dem Kunden zu verbessern ist in der Dienstleistung ab jetzt immer eine Softwarelizenz unserer Spurplanungssoftware enthalten. Damit kann der Auftraggeber selbstständig Spuren planen. Wenn die eingesetzten Terminals die von der Software unterstützten Formate nicht unterstützen, übernehmen wir die nötigen Umwandlungen.

Abbildung 2: Unsere Spurplanungssoftware.

Wir sind Mitglied im Verein zur Förderung einer umweltschonenden Düngung e.V. (VFuD)

Seit 1996 gibt es den VFuD für Landwirte aus Brandenburg und Mecklenburg. Ziel des Vereins ist die ständige und aktuelle Information der Mitgliederbetriebe über neue Erkenntnisse der Pflanzenernährung/Düngung inklusive Weiterbildungsveranstaltungen. Wir freuen uns, Teil dieser Gemeinschaft zu sein und unser Wissen und Erfahrungen einbringen zu dürfen!

Satellitendaten selber nutzen – die Applikationskarte zum Schlepperterminal übertragen.

Viele aktuelle Schlepper bzw. Geräteterminals lesen direkt Applikationskarten als Shapedateien ein. Wichtig beim Import ist es, bei unserem Beispiel aus dem letzten Newsletter das Datenfeld „liter“ auszuwählen, da dort die Menge der zu applizierenden Ware abgelegt ist.

Für die Erstellung von ISOBUS Datenformaten stellt Müller Elektronik (ME) einen kostenlosen SHAPE-ISO-XML Converter zur Verfügung. Diesen ist auf der Webseite von ME herunterzuladen. Nach der Installation sehen Sie ein neues Symbol auf Ihren Desktop, als erstes nach dem Start des Programmes ist eine Freischaltung zu beantragen. Dies erfolgt durch ME in der Regel spätestens am nächsten Arbeitstag.

Nach der Freischaltung starten Sie das Programm, oben klicken Sie auf den den Tab „Convert Prescriptions/Shapefiles to ISOXML“, danach wählen Sie das zu konvertierende Shapefile, das Ausgabeverzeichnis, RX Type hier flüssig, die Target Rate hier „liter“, die Einheit/Units mit Liter/ha, einen Auftragsnamen sowie die Auflösung der Applikationskarte (die hier ursprünglich eingegeben 10m werden auf den nächsten möglichen Wert gerundet).

Mit „Convert“ generieren Sie den ISOBUS-Auftrag, im Verzeichnis „Taskdata“ müssen sich die Dateien „Taskdata.xml“ und „GRD00001.BIN“ befinden. Das Verzeichnis „Taskdata“ mit den beiden Dateien kopieren Sie auf einen USB-Stick, diesen lesen Sie auf Ihrem ISOBUS Terminal ein. Auf vielen Terminals können Sie die Applikationskarte erst sehen, wenn Sie den Auftrag gestartet haben!

Dies ist der Abschluss meiner kleinen Serie über die Nutzung von Satellitendaten, Fragen und Anregungen bitte an die Email-Adresse andreas.schmidt@exagt.de senden.

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

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Unsere Produktneuheiten Vermessung, Terminal im Schlepper/ Wie selbst Satellitendaten nutzen – Teil 6

SAPOS EPS (DGPS) Vermessungssysteme wieder im Angebot

Warum?

Unsere Erfahrungen der letzten Jahre zeigten, dass die Exaktheit von SAPOS EPS (DGPS) Systemen für den Zweck der Vermessung für die GIS Antragstellung völlig ausreicht (Lagegenauigkeit 0,3 bis 0,8 m). Die versprochenen Genauigkeiten durch die Nutzung der SAPOS EPS Korrektursignale werden im Gegensatz z.B. zu EGNOS Systemen in der Praxis eingehalten. Die Nachfrage nach Gebrauchtsystemen im letzten Jahr bestärkte uns in unserer Entscheidung.

Was ist neu?

  • Flexibilität in Transport und Anwendung durch teilbares Alugestänge
  • Antenne mit Magnetfuß zur Befestigung am Kfz/Schlepper
  • 3m Verlängerungskabel inklusive

Preise: Neusystem 3.300,- €, Gebrauchtsystem ab 2.500,- € (wenn verfügbar) bestehend aus DGPS-GPS + Windows Tablet-PC + Vermessungssoftware.
Link zu unserem Webshop

SAPOS HEPS (RTK)

Gründe für den Kauf eines RTK-Vermessungssystems

Wenn höchste Genauigkeiten gewünscht (z.B. bei Unstimmigkeiten mit dem Nachbarn) und nicht gleich teure Vermessungsbüros beauftragt werden sollen, kann der Einsatz von RTK Systemen hilfreich sein. Ebenso wichtig und notwendig sind RTK-Systeme für die Einführung eines optimierten Spurleitsystems (dafür sind genaue Feldgrenzen unumgänglich).

Preise: Neusystem 5.950,- €, Gebrauchtsystem ab 4.950,- € (wenn verfügbar) bestehend aus RTK-GPS + Windows Tablet-PC + Vermessungssoftware.
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Zweitnutzung unserer Vermessungssysteme als Terminal im Schlepper

Die Vermessungssaison umfasst nur wenige Wochen im Jahr, den „Rest“ des Jahres bleibt das Vermessungsequipment ungenutzt.
Da unser System modular aufgebaut ist (Windows Tablet, genauem GPS Empfänger, Vermessungssoftware) sind andere Verwendungszwecke möglich.

Aufrüstung 1 – Terminal im Schlepper als Parallelfahrsystem

Bestehend aus Kfz Halterung/Kfz Netzteile für Windows Tablet und GPS Empfänger/Parallelfahrsoftware für Windows.

Preis 950,- €
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Aufrüstung 2 – ISOBUS Terminal

Basis ist Aufrüstung 1 plus ISOBUS UT (VT) Software zur Bedienung der ISOBUS Geräte sowie Anschlusskabel und Adapter.

Preis 1100,- €
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Aufrüstung 3 – ISOBUS Auftragsmanagement (TC)

Basis ist Aufrüstung 2 plus ISOBUS Auftragsmanagement (TC) Software u.a. zur Abarbeitung von Applikationskarten mit ISOBUS Geräten.

Preis 400,- €
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Aufrüstung 4 – Anbindung serieller Geräte an ISOBUS Auftragsmanagement (TC) zur Abarbeitung von Applikationskarten

Basis ist Aufrüstung 3 plus Adaptersoftware zur Ansteuerung von seriellen Geräten aus dem ISOBUS Auftragsmanagement (TC) für Rauch/Bogballe/Amazone u.a. andere Marken inklusive Adapterkabel.

Preis 650,- €
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Satellitendaten selber nutzen – vom NDVI Shape zur Applikationskarte

Im Newsletter vom Juli 2019 habe ich über die Berechnung von Pflanzenindizes aus Sentinel 2 Daten geschrieben. Ergebnis war eine NDVI Shapedatei.

Nachdem der Selektion des Layers „ndvi“ wird mit der Taste F6 die dazugehörige Attributtabelle geöffnet. Hier sieht man die unterschiedlichen NDVI Werte.

Um die Variabilität der Werte zu visualisieren bitte einen Doppelklick auf den Layer „ndvi“. Es öffnet sich der Eigenschaftendialog, hier wähle ich erst einmal links die Symbolisierung. Danach das obere Auswahlfeld von Einzelsymbol auf „Abgestuft“ ändern, als Spalte VALUE auswählen und den Farbverlauf auf „Spectral“ wechseln. Jetzt habe ich die Möglichkeit den Modus auf „Natürliche Unterbrechungen (Jenks)“ zu wählen. Dieser setzt die Klassen (Werte von bis) so, die Unterschiede in den Zahlen am besten dargestellt werden. Mit „Klassifizieren“ starte die Berechnung der Klassen, mit „Anwenden“ wird der Layer entsprechend dargestellt. Schauen Sie sich das Ergebnis an, experimentieren Sie mit der Anzahl der Klassen für eine ansprechende Darstellung.

Wie komme ich von der Darstellung der Unterschiede zu einer Applikationskarte? Dazu muss ich den NDVI Werten Applikationsmengen zuordnen. Wenn ich keinen definierten agronomischen Algorithmus kenne (NDVI Wert x bedeutet Ausbringmenge y) kann ich mich mit Annahmen behelfen. Hier in diesem Beispiel gehe ich davon aus, das ich ein Betriebsmittel ausbringen möchte, das ich abhängig von der Biomasse zwischen 100l und 300l variieren will. Der Klassifizierungsmodus „Natürliche Unterbrechungen (Jenks)“ hat mir geholfen in diesem Fall 5 typische Klassen zu ermitteln die die reale Variabilität auf dem Schlag widerspiegeln. Den Klassen ordne ich jetzt Aufwandsmengen zu, hier wird festgelegt das die Gebiete mit den geringsten NDVI werten 100 l zugeordnet werden, dann stufenweise 150 l, 200 l und maximal 300 l. Die Werte der Klassen entnehme ich den Klassengrenzen aus den Layereigenschaften (s.o.).
Nachdem der Selektion des Layers „ndvi“ wird mit dem Abakus Symbol der Feldrechner gestartet.

Beim ersten Mal bitte ein neues Feld „liter“ anlegen, wenn das Feld erneut berechnet werden soll „Vorhandenes Feld erneuern“ selektieren.
Die im Rechenfeld stehende Formel weist die gewünschten Literwerte zu, die Zahlen kommen wie schon erwähnt aus den Layereigenschaften. Wichtig ist es nicht Kommas, sondern Punkte zu verwenden. Mit „OK“ wird die eigentliche Berechnung gestartet.

Das Ergebnis wird sichtbar wenn für den selektierte Layer „ndvi“ mittel Taste F6 die dazugehörige Attributtabelle geöffnet wird. Hier sieht man die unterschiedlichen Mengen.


Um die Werte im Layer zu visualisieren bitte einen Doppelklick auf den Layer „ndvi“. Es öffnet sich der Eigenschaftendialog, hier wähle ich erst einmal links die Symbolisierung. Danach das obere Auswahlfeld auf „Kategorisiert“ ändern, als Spalte liter auswählen und klassifizieren lassen. Mit „Anwenden“ wird der Layer entsprechend dargestellt.

Wichtig ist es zum Schluss das Ergebnis der Arbeit zu sichern, dazu schalte ich den Bearbeitungsmodus des Layer aus (Klick auf den Schreibstift) und bestätige das ich die Werte speichern möchte.

Im nächsten Newsletter zeige ich, wie die erzeugten Daten auf ein Schlepperterminal übertragen werden können.

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Schlag der DüV ein Schnippchen, N-Düngung im Raps, angepasst und differenziert / Wie selbst Satellitendaten nutzen – Teil 5

Aktuelles vom Pflanzenbauberater Arnim Grabo

Trotz der aktuellen Probleme beim Anbau von Winterraps wird und sollte dieser weiterhin in der Fruchtfolge und im Betriebsspiegel eine Rolle spielen. Ein kritischer Punkt bei der Rapsproduktion bleibt mit Blick auf die DüV, samt den „roten Gebieten“, die angepasste N-Versorgung der Bestände. Hier liegen, wie wir aus viele Versuchen und der eigenen Erfahrung sicher wissen einige Reserven brach. Denken wir an den weiteren Schritt, die N-Düngung in der Teilfläche anzupassen, also in Kombination angepasst und differenziert vorzugehen, werden aus einigen viele!

Ein wesentlicher Weg, um diese Reserven zu heben, ist das Messen und Berücksichtigen der N-Aufnahme im Herbst. Das Mittel der Wahl ist hierbei das Schneiden der Biomasse von einem m² (Faustzahl: 1 kg FM/m² = 50 kg N-Aufnahme/ha) im Herbst. Damit ist dann bekannt, wie viel kg N/ha der Bestand, zumindest an dieser Stelle, aufgenommen hat. Ist der Ort repräsentativ, kann man jedes kg N, welches über 50 kg liegt, im Frühjahr anrechnen und einsparen (Faustzahl: kg N/ha Herbst > 50 kg N/ha* 0,7 = Einzusparende kg N/ha Frühjahr). Besser ist es aber, die durch den Schnitt ermittelte Punktinformation in eine Flächeninformation zu übersetzen. Dafür nutzt man Pflanzensensoren, die die Verteilung der Biomasse im Schlag ermitteln und so eine N-Aufnahmekarte Herbst erstellen. Diese als Grundlage für die Frühjahresdüngung (egal ob in 1 oder mehreren Gaben) zu nutzen, klappt und führt, so meine langjährige Erfahrung, in den meisten Fällen zu N-Einsparungen von 15-25 kg/ha.

Aus einer Satellitenaufnahme und Referenzmessungen am Boden berechnete N-Aufnahmekarte als Basis für eine DüV konforme Düngung

Die Pflanzensensoren kann man tragen, sie können auf dem Traktor mitfahren, mit der Drohne fliegen oder auf Satelliten (Sentinel 2) den Erdball umrunden. Hier gibt es gerade bei den Satelliten entscheidende Verbesserungen in der Auflösung, der Qualität der Indizes und der Verfügbarkeit.

Seit 3 Jahren bieten wir und das mit guten Gewissen und noch besserem Erfolg, die satellitengestützte N-Streukartenerstellung für Winterrapsflächen an. Unser Angebot ist , dieses betriebs- und schlagspezifisch, nach Abstimmung mit dem Pflanzenbauer, für jede Streutechnik mit Terminal (welche differenziert arbeitet) umzusetzen.

Nach Bereitstellung der Rapsflächen als Shape oder KML übernehmen wir die Auswahl geeigneter Satellitenszenen (Bilder), die Biomasseschnitte, die N-Aufnahmeberechnung und mit dem Pflanzenbauer abgestimmt die N-Streukartenerstellung für die Frühjahrsdüngung. Die Karten liefern wir dann im jeweils nötigen Datenformat und helfen vor Ort mit, wenn es hakt.

Bisher konnten wir allein über die N-Einsparungen (andere Effekte wie einheitlichere Bestände, gleichmäßigere Abreife nicht berücksichtigt) die Kosten von 8-12 €/ha (je nach Flächenumfang/Schlagstruktur) immer locker decken. Diesen Service möchten wir im Herbst 2019 wieder anbieten.

Wenn sie Raps anbauen, wenden Sie sich an uns, düngen sie ihn angepasst und differenziert, wir freuen uns auf Ihre Anforderungen, pflanzenbaulich wie digital.

Satellitendaten selber nutzen – spektrale Indizes wie den NDVI berechnen von Andreas Schmidt

Im Newsletter vom Juni 2019 habe ich über das Aussuchen und herunterladen von Sentinel 2 Daten geschrieben. Heute beschreibe ich wie Pflanzenindizes aus diesen Daten berechnet werden können.

Die Grundlage für die Nutzung von Satellitendaten im Pflanzenbau sind die aus den Satellitenbildern berechneten spektralen Indizes.

Am bekanntesten ist der sogenannte NDVI (normierter differenzierter Vegetationsindex). Dieser ist abhängig von der grünen Blattmasse des aufgenommenen Bestandes. Rückschlüsse auf die photosynthetische Aktivität sind leider nur bedingt möglich da nicht zwischen Flächen mit einer größeren Anzahl weniger vitalen Pflanzen oder einer kleineren Anzahl vitaler Pflanzen unterscheiden kann.

Ein anderer Index ist der sogenannte REIP (red edge inflection point → Hauptwendepunkt). Dieser korreliert (bei geschlossenen Beständen) zuverlässig mit der N-Aufnahme der Pflanzen.

Bei der Nutzung der Indizes ist zu beachten, dass sie immer Relativwerte angeben, mehr oder weniger Biomasse oder N-Aufnahme. Wenn auf konkrete Werte am Boden geschlossen werden soll, sind dort Referenzmessungen (Biomasseschnitte, N-Aufnahmewerte) nötig. Und einen zusätzlichen Schwierigkeitsgrad gibt es, die Beziehungen zwischen den Zahlen der spektralen Indizes und den Werten der Referenzmessungen sind nicht linear.

Trotzdem ist es hilfreich Bilder mit spektralen Indizes und deren Veränderungen über die Zeit zu verfolgen.

Bei Gebieten in Jahren mit ausgeprägter Trockenheit wie 2018 sind die Unterschiede in den Böden in den NDVI-Bildern der Bestände deutlich sichtbar. Diese Information lässt sich nutzen um unterschiedliche Areale mit ähnlichen Bodeneigenschaften auf einem Schlag festzulegen. Diese Gebiete können als Bodenprobenzonen genutzt werden und die Grundlage für eine differenzierte Grunddüngung sein. Eine Anwendung als Basis für teilflächenspezifische Saatkarten sind denkbar.

Die praktische Berechnung des NDVI aus den Sentinelaufnahmen.

Eine Möglichkeit der Berechnung des NDVI ist die Nutzung des Rasterrechners in QGIS Raster → Rasterrechner. Die Formel lautet (Kanal_8a – Kanal_4) / (Kanal_8a + Kanal_4). Die konkreten Kanäle der geladenen Szene erkennt man an den Endungen wie B8A@1 für den Kanal 8a und B04@1 für den Kanal 4.

Als Ergebnis wird eine GeoTIFF berechnet und dem Projekt hinzugefügt. Das berechnete Bild wird jetzt für das gewünschte Feld ausgeschnitten und danach in ein Vektorformat (hier Shape) umgewandelt. Zuerst wird der Layer mit den Antragsflächen nach oben geschoben oder ndvi nach unten gezogen um diese Flächen wieder sichtbar zu machen.

Die gewünschte Fläche wird ausgewählt, vorher bitte den entsprechenden Layer aktivieren (anklicken).

Mit der Lupe mit dem gelben Hintergrund wird die Fläche herangezoomt.

Jetzt schneide ich die gewählte Fläche aus dem großen NDVI-Bild aus. Verarbeitung → Werkzeugkiste GDAL → Raster auf Layermaske zuschneiden. WICHTIG: Unbedingt „Nur gewählte Objekte“ auswählen, wenn diese Option ausgegraut ist, wurde vorher keine Fläche ausgewählt. Dann abbrechen und den gewünschten Schlag selektieren.

Der enstehende temporäre Layer „Abgeschnitten(Maske)“ ist dann in eine Vektordatei umzuwandeln. Dies erfolgt indem man den Layer selektiert und danach im Werkzeugkasten die Funktion SAGA → Vector <> raster → Vectorising grid classes aufruft.

Der erzeugte temporäre Layer „Vectorized“ sollte dann gesichert werden. Rechte Maustaste auf dem selektierten Layer → Exportieren → Objekt speichern als


Hier bitte das KBS auf WGS 84 ändern und einen Speicherort und einen Dateinamen wählen, ich nutze den Namen „ndvi“. Somit haben wir für einen Schlag und einen Zeitpunkt eine flächige Karte mit den berechneten NDVI Werten.

Im nächsten Newsletter zeige ich, wie die NDVI Shapedatei weiter genutzt werden kann.

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Aktuelle Erfahrungen mit Drohne und Satellit / Wie selbst Satellitendaten nutzen – Teil 4

Seit mehreren Jahren nutzen wir Drohnen- und Satellitendaten für pflanzenbauliche Aufgabenstellungen. Seit diesem Jahr fliegen wir selber, jetzt kurz vor der Getreideernte 2019 ein geeigneter Moment um ein Resümee zu ziehen.

Abb. 1: Untersuchungsgebiet um eine Feldsensorstation, S2REIP aus Satellitenbild vom 03.06.2019, NDRE aus Drohnenbefliegung vom 31.05.2019

Sentinel-2

  • In diesem Frühjahr war die Verfügbarkeit von wolkenfreien Satellitendaten unkritisch, wir benötigten parallel zur Drohnenbefliegung alle 14 Tage ein brauchbares Bild.
  • Die Bodenauflösung von 10×10 m² ist für die Bestimmung der N-Aufnahme ausreichend. In unseren Praxisbetrieben bedeutet das das pro Fahrgassenbreite 2,5 bis 3,5 Messwerte zu Verfügung stehen.
  • Die Lagegenauigkeit der durch den Sentinel Hub (korrigierte Sentinel Rohdaten) bereitgestellten Bilder ist praxisgerecht.
  • Die Effekte der an Feldrändern (zu Wegen/Straßen/Baumreihen/Wäldern) auftretenden Mischpixel (Mischung der unterschiedlichen spektralen Signaturen) sind beherrschbar.

Drohne

  • “Herzklopfen“ kostenlos
    Einen über 3000,- € teuren Sensor an einer Drohne in 50 bis 100m Höhe über ein Feld fliegen zu lassen bereitet schon ein mulmiges Gefühl. Was passiert bei einem Absturz oder einer Notlandung?! Und eine bezahlbare Drohnenversicherung deckt nur Schäden ab, die durch eine Dohne verursacht wurde, nicht die Kamera und Drohne selbst. Nach mehreren Flügen stellt sich Routine ein und „bisher ist ja alles gut gegangen“ 😉
  • Multikopter vs. Flächenflieger
    Vor dieser Entscheidung standen wir vor unserer Investition. Multikopter haben den Vorteil das sie senkrecht starten und landen, Flächenflieger (haben Flügel wie ein Flugzeug) brauchen eine 50m lange Landefläche. Dies kann ein Weizenfeld in EC 59 sein, problematisch ist dabei, das die Drohne nach der Landung langsam kopfüber in den Bestand rutscht und so nicht immer leicht zu finden ist. Vorteil des Flächenfliegers ist die bei gleicher Akkukapazität um rund 50% längere Flugzeit, daher haben wir uns für diesen entschieden.
  • Flugdauer
    Meiner Meinung zur Zeit das Hauptproblem beim praktischen Einsatz von akkubetriebenen Drohnen. Mit einer Akkuladung und 10 cm Bodenauflösung liegt die praktische Leistung unseres Flächenfliegers bei rund 30 – 40 ha pro Flug. Höhere Flächenleistungen sind mit größeren Fluggeräten oder/und Antrieb mit Verbrennungsmotoren möglich, aber diese Drohnen sind teuer und ein Drohnenführerschein ist notwendig. Solche Geräte sehe ich eher in den Händen von Spezialisten und Dienstleistern, für uns sind diese keine Option.
  • Abstandsregeln und Greifvögel
    Ein Problem beim praktischen Drohneneinsatz (Gewicht über 250g) sind die gesetzlichen Abstandsregeln. Zu Stromleitungen/Trafohäusern/Bundesstraßen/
    Bahnlinien müssen 100 m Abstand eingehalten werden, Wohngrundstücke sind ohne Genehmigung des Eigentümers nicht zu überfliegen. Weiterhin ist es nicht erlaubt, dass die Drohne den Sichtbereich des Piloten verlässt. Auf Antrag können Ausnahmen erteilt werden, hier haben Spezialisten und Dienstleister einen Erfahrungsvorsprung. Faszinierend ist die Reaktion der heimischen Vogelwelt auf die vermeintliche Konkurrenz. Während Multikopter eher gemieden werden (das Fluggeräusch ist ähnlich einer riesigen Hornisse) hatte ich um unseren Flächenflieger eher Sorgen, ein Rotmilan kam mehrfach der Drohne nahe.
  • Wind
    Neben der Flugdauer das größte Problem beim Drohneneinsatz. Bei Windgeschwindigkeiten über 10 m/s (36 km/h) ist das Fliegen nicht möglich und plötzliche Windböen bereiten Probleme.
  • Auswertung/Erstellung digitaler Orthophotos
    Für jemanden der die Anfänge digitaler Bildverarbeitung von Luftbildern erlebt hat ein Erlebnis. Von der Erstellung des Flugplans bis zur Orthophotoerstellung unkompliziert und das mit hoher Qualität.

Fazit

Drohnen haben ein enormes Zukunftspotential wenn folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • Höhere Automatisierung

Bereitstellung eines vollautomatisierten Akkuladesystems sowie Flugplanung und Orthophotoerstellung. D.h. die Drohne und Fernsteuerung lädt sich von alleine (drahtlos?), auf dem Feld öffne ich die Kofferraumklappe und das Fluggerät fliegt automatisch los und landet genauso, die Rohdaten werden ans Büro/in die Wolke geschickt, wenn ich ins Büro zurückkomme, ist die Orthophotoerstellung schon abgeschlossen.

  • Längere Flugdauer:

Mindestens eine Verdopplung bis Verdreifachung der gegenwärtigen Akkukapazität!

  • Anpassung gesetzlicher Regelungen an Praxisanforderungen

Während ich bei der Erfüllung der technischen Anforderungen voller Zuversicht bin, habe ich meine Zweifel bei der Anpassung der gesetzlichen Regelungen. Hier ist Lobbyarbeit gefragt!

Vegetationsindizes sind ohne Referenzmessungen am Boden „Schall- und Rauch“

Ergebnis der klassischen Fernerkundung sind immer Bilder mit sogenannten Vegetationsindizes. Wir benutzen für Sentinel-2 Daten im Getreide vorrangig den REIP (S2REIP), der ab EC 32 eine verlässliche Korrelation zur N-Aufnahme liefert. Für die Drohnenbilder kommt aufgrund anderer aufgenommenen spektralen Kanäle ein ähnlich brauchbarer Index, der NDRE zum Einsatz. „Verlässliche Korrelation“ heißt nicht, dass ich von den Werten in den Bildern direkt auf die reale N-Aufnahme schließen kann! Dazu werden Referenzmessungen am Boden benötigt, wir realisieren diese durch unsere Feldsensorstationen und sind dadurch in der Lage flächige N-Aufnahmekarten zu berechnen.

Abb. 2: Feldsensorstation im Einsatz

Satellitendaten selber nutzen – Sentinel 2 Daten auswählen und einlesen.

Im Newsletter vom April 2019 habe ich über die Installation/Konfiguration QGIS, der Übernahme von Flächendaten aus der Antragsstellung sowie der Einbindung externer Kartendienste geschrieben. Heute beschreibe ich wie in QGIS Sentinel 2 Bilder ausgewählt und geladen werden.

QGIS – Installation und Start der Erweiterung SCP

Um Sentinel Daten in QGIS zu nutzen verwende ich die Erweiterung SCP (Semi-Automatic Classification Plugin). Dazu ist diese erst einmal zu installieren.

QGIS → Erweiterungen → Erweiterungen verwalten und installieren

Der Start der Erweiterung geschieht mit einem Klick auf folgendes Symbol:

QGIS → SCP (Semi-Automatic Classification Plugin)

Zu Beginn ist die Konfiguration von SCP notwendig. Zur Nutzung des Moduls wird ein Account/Login auf dem Sentinelhub benötigt. Diese Logindaten sind in SCP einzutragen.

Konfiguriert werden sind die „Preprocessing Options“ für den Sentinel Satelliten. Hier ist die Atmosphärenkorrektur nicht nur für den blauen und grünen Bändern zu aktivieren.

Jetzt kommen wir zur eigentlichen Auswahl der Satellitenbilder. Zuerst wird der gewünschte Zeitraum sowie die maximale Wolkenbedeckung ausgewählt.

Danach wird über das Pluszeichen (siehe oben) ein gewünschtes Gebiet in QGIS markiert. Anders als gewohnt wir hier via Maus kein Rechteck aufgezogen, sondern die linke obere Ecke via Mausklick mit der linken Maustaste und die rechte untere Ecke via rechter Maustaste festgelegt.

Wenn dies erfolgreich absolviert wurde sieht man Koordinaten im SCP Fenster.

Jetzt wird via RUN (siehe oben) die Suche nach verfügbaren Satellitenbildern gestartet.

Als Ergebnis bekommt man die Anzeige der aufgrund der eingegebenen Parameter gefundenen Bildern. Die einzelnen Aufnahmen lassen sich anklicken und darstellen.

Nachdem man eine gewünschte Aufnahme gefunden hat (keine Angst vor schwarzen Rändern wie im obigen Bild, angezeigt wird eine Kachel von 100×100 km² und das gewählte Gebiet ist fast immer vollständig abgedeckt) sind die anderen Aufnahmen aus der Vorauswahl zu entfernen (wenn nicht werden alle angezeigten Satellitenszenen geladen). Alle nicht gewünschten Szenen sind zu markieren und mit dem Minus abzuwählen.

Vor dem eigentlichen Herunterladen sind zwei Optionen zu setzen werden, zum einen „Only if preview in Layers“ aus und „Preprocess images“ ein.

Jetzt wird mit RUN (siehe oben) das Laden der Satellitenbilder gestartet. Planen Sie ausreichend Zeit ein, je nach Auslastung des Sentinel Hub Servers dauert dies bis zu mehreren Stunden.

Im nächsten Newsletter werde ich zeigen, wie die Sentinel- Daten weiter zu verarbeiten sind.

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

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Fünf Jahre EXAgT Newsletter / N-Düngungsberatungssystem / N-Sensordaten und N-Aufnahmekarten aus Satellitenbildern im Raps Ende 2018

Fünf Jahre EXAgT Newsletter

Liebe Freunde, Kollegen, Mitstreiter und Unterstützer,

Fünf Jahre sind wir, Andreas und Arnim, schon auf „Sendung“ und versuchen, die Ideen zum exakten und präzisen Pflanzenbau vorzustellen, zu beleuchten und einzuordnen. Seitdem erschienen monatlich aktuell, pünktlich und kostenfrei unsere EXAgT Nachrichten. Diese bleiben uns weiter wichtig und wir werden die Tradition beibehalten.

Der Start war am 20.05.2014 mit dem Thema „PiG macht Streifenversuche exakt“. Die damaligen Fragen „Bringt die neue Sorte wirklich die versprochenen Leistungen auf meinen Flächen?“, „Welche Düngungs- / Pflanzenschutz- / Aussaat- / Bodenbearbeitungsvariante bringt was für Effekte in meinem Betrieb?“ sind weiter hochaktuell und wir konnten den Bereich der „produktionsintegrierten Großparzellenversuche (PiG)“, unter OFR/OFE bekannt, deutlich ausbauen und fachlich gemeinsam mit Partner weiterentwickeln.

Am 20.06.2014 meldeten wir „A. Grabo und A. Schmidt starten mit EXAgT“, welche am 01.01.2015 als GbR offiziell startete und sich seitdem, so denken wir, erfolgreich etabliert hat.

Viele Themen in den Nachrichten waren technisch und im Bereich der IT angesiedelt ISOBUS, Datensicherheit, die Cloud, Terminals, GPS-Autopiloten, Spurleitsysteme…z.B.:

Immer wieder aber stellten wir bewusst pflanzenbauliche Themen in den Mittelpunkt. Wichtig ist es uns dabei die zwei Stufen im Betriebsmitteleinsatz, angepasst und differenziert, klar anzusprechen. Es kommt eben schon darauf an, erst die Menge, den Termin, die Maßnahme usw. zu bedenken und festzulegen, um dann auf die Differenziertheit in den Schlägen, Bereichen, Betrieben einzugehen:

Stolz sind wir auf unsere eigenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die wir in Pilotprojekten im Rahmen von EIP-Agri in Angriff nehmen konnten:

Viele (hoffentlich) interessante, fundierte und kritische Beiträge haben sich mittlerweile angesammelt und können nach wie vor gelesen und durchstöbert werden. Wir möchten sie dazu recht herzlich einladen und hoffen, dass sie uns weiterhin treu bleiben. Haben sie interessierte Freunde, Kollegen, Landwirte, Mitstreiter, empfehlen sie uns und leiten sie uns weiter, wir freuen uns über jeden neuen Leser unserer Sendungen!

Gibt es was zu meckern oder zu loben? Her damit, nichts ist so gut, dass es nicht noch besser ginge!

Wir freuen uns auf die nächsten, sicher weiter spannenden fünf Jahre und hoffen, das sie uns weiterhin gewogen bleiben!

EIP-Agri Projekt „N-Düngungsberatungsystem“

Die Arbeiten in unserem Projekt „N-Düngungsberatungssystem“ laufen kontinuierlich weiter, zwei Feldsensorstationen messen fortlaufend die N-Aufnahme der jeweiligen Winterweizenbestände. Durch Befliegungen mit einer Drohne sowie den Sentinelsatelliten stehen für die Versuchsflächen regelmäßig Multispektralbilder zur Verfügung, ein TDR Sensor misst alle 10 Minuten Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit.
Die anfallenden Daten werden nach der Saison „übereinandergelegt“ und ausgewertet, aber schon die Zwischenergebnisse deuten auf interessante Erkenntnisse hin.

Feldsensorstation, Drohne, Satellitenbild

Auswertung N-Sensordaten und Satellitenbilder im Raps 2018/2019

Ende 2018 haben wir einige Betriebe, die einen YARA N-Sensor zum Scannen ihrer Rapsbestände eingesetzt hatten gebeten, uns ihre Daten zur Verfügung zu stellen. Da wir zur selben Zeit unterwegs waren um für unsere Kunden N-Aufnahmekarten aus Satellitenkarten zu berechnen (siehe Septembernewsletter) hatten wir die Möglichkeit, von uns aus Satellitenbildern mit Hilfe von Referenzmessungen am Boden berechneten N-Aufnahmekarten mit den YARA N-Sensormessungen zu vergleichen. Eine erste Auswertung zeigte für uns hilfreiche Ergebnisse, wir haben uns jetzt externen Sachverstand gesichert damit jemand ohne unsere „EXAgT-Brille“ sich die Daten ansieht um einen Systemvergleich durchführen zu können.

YARA N-Sensordaten und aus Satellitendaten abgeleitete N-Aufnahmekarten Spätherbst 2018

Zum EIP-AGRI Projekt

Unser EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“ hat eine Laufzeit von drei Jahren (2018 – 2021) und wird gefördert vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Das Projekt ist ein Vorhaben nach der Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur Förderung der Landwirtschaft, der Europäischen Innovationspartnerschaften (EiP AGRI) und des Wissenstransfers einschließlich Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum im Freistaat Sachsen(Förderrichtlinie Landwirtschaft ,Innovation, Wissenstransfer-RL LiW/2014). Teil: Europäische Innovationspartnerschaft “Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit” (EIP AGRI) vom 15.12.2014.

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

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Eindrücke agra 2019 / Feldsensorstationen im Einsatz / Wie selbst Satellitendaten nutzen – Teil 3

Eindrücke von der agra 2019

Die agra ist uns auch dieses Mal in sehr guter Erinnerung geblieben. Eine Vielzahl von Bestandskunden und Interessenten besuchten uns auf der Messe Leipzig, es gab eine viele interessante Gespräche. Das Zusammenspiel mit der GIS GmbH auf unserem gemeinsamen Stand lief wie immer reibungslos. Die Ausstellung hat ihre Stellung als der Branchentreff in Mitteldeutschland wieder bestätigt.

Feldsensorstationen im Einsatz

In unserem aktuellen EIP-AGRI Projekt „N-Düngungsberatungssystem“ (siehe Newsletter vom August 2018) haben wir jetzt die Feldsensorstationen im praktischen Einsatz. Die Systeme messen kontinuierlich die N-Aufnahme auf einer definierten Stelle eines Feldes, zusätzlich werden die Bodenfeuchte und Bodentemperatur aufgezeichnet. Damit wird die N-Dynamik des Bestandes im Zeitverlauf abgebildet. Die Daten lassen sich via Fernzugriff auf den „heimischen“ Rechner holen. Die Auswertung dieser Aufzeichnungen ermöglicht die Festlegung des richtigen Düngezeitpunkts und ist eine Hilfe bei der Entscheidung über die Höhe der Düngemenge (angepasst nach DüV).


Zum EIP-AGRI Projekt

Unser EIP-AGRI Projekt “Entwicklung eines betriebs- und regionalspezifischen N-Düngungsberatungssystems basierend auf stationären Feldsensorstationen und Drohnen zur Ableitung einer angepassten N-Düngung unter Maßgabe der Wasser Rahmen Richtlinie (WRRL) und neuen Düngeverordnung (DüV)“ hat eine Laufzeit von drei Jahren (2018 – 2021) und wird gefördert vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Das Projekt ist ein Vorhaben nach der Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur Förderung der Landwirtschaft, der Europäischen Innovationspartnerschaften (EiP AGRI) und des Wissenstransfers einschließlich Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum im Freistaat Sachsen(Förderrichtlinie Landwirtschaft ,Innovation, Wissenstransfer-RL LiW/2014). Teil: Europäische Innovationspartnerschaft “Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit” (EIP AGRI) vom 15.12.2014.

Satellitendaten selber nutzen – Vorbereitung QGIS

In unserem Newsletter vom März 2019 habe ich eine Einführung in Geodaten und QGIS gegeben. An dieser Stelle beschreibe ich die vorbereitenden Schritte mit QGIS, um im nächsten Monat auf die eigentliche Satellitenbildverarbeitung einzugehen

QGIS – Installation/Konfiguration

Falls nicht geschehen, bitte den für Ihren Rechner passenden „Standalone-Installer aus OSGeo4W-Paketen“ und hier die Version 3.4x zu installieren (Einstieg – https://www.qgis.org/de/site/forusers/index.html).

Nach erfolgreicher Installation sehen Sie auf Ihrem Desktop das Verzeichnis QGIS 3.4. Um QGIS direkt über den Desktop starten zu können kopieren wir den QGIS „Startknopf“ auf die Oberfläche, dazu öffnen wir dieses Verzeichnis, wählen „QGIS Desktop 3.4.7 with GRASS 7.6.1“ aus, drücken die rechte Maustaste und klicken auf „Kopieren“. Dann auf den Desktop klicken , rechte Maustaste „Einfügen“.

Danach starten wir QGIS, beim Eröffnungsdialog bitte „Sauberer Start“ wählen.

Dann installieren wir die für die Übernahme von Satellitendaten notwendige Erweiterung.

Nach erfolgreicher Installation bitte das SCP Dock Fenster links unten schließen.

QGIS – Flächendaten aus Antragsstellung übernehmen

Die Flächendaten aus der Antragsstellung sollten in ein eigenes Verzeichnis entpackt werden. WICHTIG! Bitte alle zu einem Shape gehörenden Dateien kopieren (bei den Flächendaten aus der Antragsstellung sind das die .dbf, .prj, .shp und .shx).

QGIS → Layer → Layer hinzufügen → Vektorlayer hinzufügen

QGIS – externe Kartendienste einbinden (Google, Bing, OSM)

Google Maps und weitere Kartendienste lassen sich in problemlos in QGIS einbinden.
Im Browserfenster von QGIS (Ansicht → Bedienfelder → Browserfenster) gibt es Tile Server XYZ (XYZ Tiles). Dort im Kontextmenü (Rechtsklick) Neue Verbindung… (New Connection…) und den gewünschten Dienst (URL und Name) einfügen und dann zur Karte hinzufügen.

URLs:
OpenStreetMap: http://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png
Bing Aerial: http://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a{q}.jpeg?g=1

Google Hybrid: https://mt1.google.com/vt/lyrs=y&x={x}&y={y}&z={z}
Google Satellite: https://mt1.google.com/vt/lyrs=s&x={x}&y={y}&z={z}

Bei Google wird über die Variable lyrs der Kartentyp ausgewählt:
h = Nur Straßen
m = Straßenklarte
p = Gelände
s = Satellit
t = Nur Gelände
y = Hybrid

QGIS – externe Kartendienste einbinden (Daten von Landesämtern wie z.B. dem LfULG Sachsen)

Viele Landesämter in Deutschland stellen ihre Karten digital als Kartendienste zur Verfügung, die in QGIS eingebunden werden können. Ein Beispiel dazu sind Karten der LfULG Sachsen, die freundlicherweise eine Anleitung hierfür bereitstellen. (https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/wasser/download/Nutzeranleitung.QGIS.Internet.pdf).

Im Browserfenster von QGIS (Ansicht → Bedienfelder → Browserfenster) gibt es den Eintrag WMS/WMTS. Dort im Kontextmenü (Rechtsklick) Neue Verbindung… (New Connection…) und den gewünschten Dienst (URL und Name) einfügen und dann zur Karte hinzufügen.

Im nächsten Newsletter werde ich zeigen wie Sie Sentinel- Daten für Ihre Flächen in QGIS einlesen können.

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Wir sind auf der agra 2019 / Einführung Geodaten und QGIS

Vom 25. bis 28. April 2019 findet die agra auf dem Gelände der Messe Leipzig statt. Die GIS GmbH und die EXAgT GbR finden Sie in der Halle 2 auf dem Stand K12. Unsere Themen, die wir Ihnen dort vorstellen wollen sind:

„Präzise N-Düngung – schlag der DüV ein Schnippchen“

Eine präzise N-Düngung basiert auf dem Bedarf der Pflanzen, dem Bodenvorrat, den Ernterückständen und der Verfügbarkeit von Wirtschaftsdüngern. Die Düngung sollte ausgewogen sowie bedarfs- und situationsgerecht erfolgen, umweltverträglich sein und nachhaltig die Bodenfruchtbarkeit erhalten und steigern.

  1. Angepasst an Kultur, Ertrag und Qualität
    Wir stellen unser EIP-Agri Projekt „N-Düngungsberatungssystem“ auf der Basis von Referenzsensoren sowie eines Sensornetzes vor.
  2. Differenziert in der Fläche
    Unser Produkt: Winterraps, Wintergerste, Winterroggen und Frühsaatweizen düngen nach N-Aufnahme Messung im Herbst und Satellitenbildern.

„GPS – kostenlos und hochgenau“

Um keinen falschen Eindruck zu hinterlassen, wir werden weiterhin für unsere GPS Lösungen Geld verlangen 😉 . Die für eine hochgenaue RTK- Messqualität notwendigen Korrektursignale werden in vielen Bundesländern Landwirten kostenlos zur Verfügung gestellt. Dazu kommt neu entwickelte Hardware, die uns RTK Mehrfrequenzlösungen zu bisher nicht möglichen Preisen anzubieten erlauben.

„Schlagkartei mobil – wolkenlos sicher“

Die Schlagkartei vom Feld aus einsehen, Notizen machen, Maßnahmen erfassen und Aufträge an Mitarbeiter eingeben und gleich online versenden. Das alles funktioniert auf jedem erdenklichen Mobilgerät auf jedem Betriebssystem und sogar offline im digitalen Niemandsland. Es ist keine Installation notwendig, das System ist immer aktuell. Die Bedienung für den Anwender ist kompromisslos und simpel – eben wie eine Cloudlösung aber ohne das ihre Daten in irgendeiner Cloud im Internet liegen.

Wie die GIS-Schlagkartei ist das mobile System mandanten- und mehrbetriebsfähig. Mehrere Anwender können die Schlagkartei gleichzeitig portabel nutzen, unterschieden wird zwischen Bediener (wie Desktop Schlagkartei) und Fahrer (nur Aufträge empfangen). Für die tägliche Anmeldung ist eine Onlineverbindung notwendig. Nach der Datenaktualisierung wird offline weitergearbeitet, beim nächsten Onlinekontakt werden dann erfasste Maßnahmen und Aufträge mit der zentralen Datenbank ausgetauscht.

Sie sind herzlich auf unseren Stand eingeladen, wir freuen uns auf Ihren Besuch und hoffen auf viele und gute Gespräche!

Einführung Geodaten und QGIS

In unserem letzten Newsletter habe ich darüber geschrieben, wie man sich kostenlose Satellitendaten mit Hilfe des vom Sentinel-Hub bereitgestellten EO-Browser anschaut. Um diese Daten nicht nur anzuschauen, sondern praktisch zu nutzen ist die Hilfe spezieller Software nötig. Ich verwende seit mehreren Jahren dazu das freie Geoinformationssystem QGIS.

Prinzipiell ist ein Geoinformationsystem (GIS) ein System zur Darstellung und Bearbeitung von Geodaten, Daten, die zusätzlich eine räumliche Lage besitzen.

Geodaten – historisch

(C) Wikimedia

Ein Beispiel für vorgeschichtliche Geodaten (ohne Computer und Software) sind die etwa 15.500 Jahre alten Höhlenmalereien von Cro-Magnon-Jägern, die Bilder ihrer Beutetiere an die Wände der Höhle von Lascaux (Frankreich) malten. Zusammen wurden Pfad- und Strichzeichnungen über Wanderrouten der Tiere gefunden, somit wurde den Bildern der Beutetiere eine räumliche Lage zugewiesen.

Geodaten – Flächendaten aus Antragsstellung

Heute geht es weniger um Beutetiere und ihre Wanderwege, sondern um Anträge auf Direktzahlungen und flächenbezogener Agrarförderung (Flächenantragsstellung in den Bundesländern siehe https://www.zi-daten.de/gsaa-adress.html). Dazu müssen alle Flächen mit den erforderlichen flächenbezogenen Informationen erfasst werden. Ein positiver Nebeneffekt dieser aufwendigen Arbeit ist es, dass damit der Landwirt Geodaten über die Flächen seines Betriebes zur Verfügung hat, die in QGIS genutzt werden können, die genutzen Portale bieten dazu die Möglichkeit die erfassten Daten wieder zu exportieren.

Geodaten – Satellitenbilder

Satellitendaten des Sentinel-2 wie sie vorverarbeitet (Geometriekorrektur, Atmosphärenkorrektur) vom Sentinel-Hub bereitgestellt werden, haben genauso einen Geobezug, für jeden einzelnen Bildpunkt ist seine räumliche Lage definiert.

Das freie Geoinformationssystem QGIS

QGIS bietet für ein freies GIS solch eine Unmenge von Funktionen, die für die allermeisten Anwendungsaufgaben in unserem Ingenieurbüro eine Lösung bieten. Aufgrund des geringen Speicherbedarfs eignet sich QGIS für den Einsatz auf älterer Hardware bzw. kann parallel zu anderen Anwendungen eingesetzt werden. Es läuft auf vielen unterschiedlichen Plattformen wie Windows, Linux und Mac OS X.

Einen Einstieg finden Sie unter:
https://www.qgis.org/de/site/forusers/index.html

Für unsere zukünftigen „Lektionen“ bitte ich Sie die für Ihren Rechner passende „Standalone-Installer aus OSGeo4W-Paketen“ und hier die Version 3.4x zu installieren. Im nächsten Newsletter werde ich zeigen wie Sie ihre Flächenantragsdaten in das System importieren und verfügbare Internetdienste von Google/Bingbilder und Karten bis zu den von den jeweiligen Landesanstalten zur Verfügung gestellten Daten zu nutzen.

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Wie selbst kostenlose Satellitendaten nutzen? / Abverkauf gebrauchter DGPS-Systeme

In den nächsten Newslettern möchte ich darüber schreiben, wie der interessierte Landwirt kostenlose Satellitendaten nutzen kann OHNE auf kostenpflichtige Programme/Cloudlösungen zurückzugreifen.

Dazu braucht man einen Zugang zu den Satellitendaten, ein freies Geoinformationssystem zum kreieren, bearbeiten, anzeigen, analysieren räumlicher Informationen sowie ein Programm zur Erstellung von Datensätzen für gebräuchliche Schlepper- bzw. Geräteterminals, um erstellte Applikationskarten praktisch nutzen zu können.

Diese Anleitungen sollen zeigen, dass die praktische Arbeit mit den Satellitendaten keine Geheimwissenschaft ist und dazu anregen sich mit dem Thema zu beschäftigen. Obwohl ich nach besten Wissen und Gewissen diese Texte verfasse, kann ich nicht für Fehlerfreiheit garantieren sowie Support (telefonisch oder per Email) leisten.

Geschichte/Nutzen von Satellitenfernerkundung

Mit dem Start des amerikanischen LANDSAT Programms bzw. den Fernerkundungsaktivitäten der Sowjetunion und der daran beteiligten Staaten (u.a. mit der MKF 6 von Carl Zeiss Jena) begann die systematische und kontinuierliche Erdbeobachtung aus dem Weltraum.

Die Satellitenfernerkundung diente und dient zum einen zur Kartierung natürlicher Ressourcen sowie der Erfassung von Veränderungen, welche durch Naturprozesse und menschliches Handeln verursacht werden. So ist die Landwirtschaft eine der möglichen Anwendungsgebiete. Landnutzungsklassifizierungen (welche Fruchtarten stehen auf welchem Feld) sowie Ertragsprognosen waren die ersten landwirtschaftlichen Anwendungen. Diese wichtigen Informationen in den Zeiten des kalten Krieges gaben Auskunft über die Quantität der Nahrungsmittelversorgung z.B. der Sowjetunion. Für die Ableitung von konkreten Handlungsempfehlungen für den Pflanzenbau waren diese Satellitendaten nicht geeignet. Neben einer zu geringen Auflösung (30 x 30 m² und gröber) war die Beschaffung der Daten aufwendig (Zeit und Kosten) sowie die Software zur Verarbeitung der Bilder und die benötigte leistungsfähige Computerhardware teuer (mehrere 10.000 DM).

Im Bereich Performanz der Computer hat sich seitdem einiges getan, selbst preiswerte Rechner haben heutzutage eine mehr als ausreichende Leistungsfähigkeit und durch die Open Source Bewegung steht die notwendige Software kostenlos zur Verfügung.

Blieb „nur noch“ die Verfügbarkeit/Beschaffbarkeit von qualitativ brauchbaren und kostengünstigen Satellitendaten. Durch das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus der Europäischen Union wurde dieser Wunsch erfüllt. So werden durch die Sentinel-2 Satelliten nicht nur hochauflösende Satellitendaten kostenlos zur Verfügung gestellt (aktuell in unseren Breiten rund alle drei Tage ein Satellitenbild mit einer Auflösung bis zu 10×10 m²) sondern die früher aufwendige Vorverarbeitung (Geometriekorrektur, Atmosphärenkorrektur) wird durch die Weblösung Sentinel Hub einfach möglich.

Online Sentinel-2 Bilder anschauen

Um einen Eindruck von der Quantität und Qualität der bereitgestellten Bilder zu bekommen lohnt es sich, den vom Sentinel-Hub bereitgestellen EO Browser zu auszuprobieren. Für eine intensive Arbeit (wie in den hier gezeigten Bildern) ist die Erstellung und Nutzung eines Accounts nötig.

Eine Erklärung bedarf die Bedeutung des Parameters Wolkenbedeckungsgrad, dieser gibt an wieviel Prozent einer Satellitenszene (rund 100 x 100 km²) von Wolken bedeckt ist. Ob das gewünschte Gebiet wirklich betroffen ist, ist erst in den Vorschaubildern bzw. in den geladenen Bildern erkennbar.

Abbildung 1: Anschauen von Sentinel-2 Bildern über den EO Browser auf www.sentinel-hub.com
Abbildung 2: Navigation zum gewünschten Ort (rechts oben) hier Zschochau, Einstellen des gewünschten Ausschnitts, Auswahl links der zwei Sentinel-2 Satelliten, des maximalen Wolkenbedeckungsgrads der Gesamtszene sowie den Zeitraum der gewünschten Suche.
Abbildung 3: Links die gefundenen Satellitenbilder, blau hinterlegt auf der Karte der durch die Satellitenszene abgedeckte Abschnitt, mit „Visualize“ wird diese angezeigt.
Abbildung 4: Auswahl der Echtfarbendarstellung (True Color) sowie über das Schiebereglersymbol Aktivierung der Atmosphärenkorrektur.

Atmosphären-Korrektur

Einen nicht unbeträchtlichen Teil der Bilddaten der Sentinel-2 Satelliten wird benutzt um z.B. Wolken zu erkennen (diese Bildausschnitte sind für uns unbrauchbar) sowie Einflüsse der Atmosphäre korrigieren zu können. Um einen ersten Eindruck von der Leistungsfähigkeit dieser Technik zu erhalten, kann man im EO Browser die DOS1 Korrektur aktivieren.

Abbildung 5: Echtfarbendarstellung mit aktivierter Atmosphärenkorrektur DOS1.

Die Abbildungen in diesem Beitrag sollen zum Ausprobieren animieren. Im nächsten Newsletter werden wir uns mit dem freien Geoinformationssystem QGIS als Basis für die Satellitenbildauswertung beschäftigen.

Abverkauf gebrauchter DGPS-Systeme

Die Verfügbarkeit von für die Landwirtschaft kostenloser RTK Referenzsignale (SAPOS HEPS) sowie dem Preissturz der dazugehörenden Hardware hat die Nachfrage nach für die landwirtschaftliche Vermessung ausreichend genauen DGPS-Systemen zum Erliegen gebracht. Daher bieten wir ausschließlich gebrauchte DGPS-Systeme an die aus unserem Tauschprogramm stammen. Für einen Preis von 1950,- € erwerben Sie ein qualitativ hochwertiges Gebrauchtsystem, welches wiederum bei Bedarf auf RTK Genauigkeit aufrüstbar ist.

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

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