Ein Bild von einem Acker

22. November 2011, 17:18
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Den Böden werden immer mehr Ernteerträge abverlangt - Damit das nachhaltig geschieht, setzt Precision Farming auf Satelliten und Drohnen

Mit Luftaufnahmen wollen Kärntner Forscher nun gezielt Problemfelder analysieren.

Im Jahr 2030 müssen weltweit bereits 40 Prozent mehr Menschen ernährt werden als 1995. Das bedeutet: Alleine die Getreideproduktion sollte sich bis dahin verdoppelt haben, obwohl der Anteil an Ackerland nur noch um rund sieben Prozent steigen kann. Dies geht aus einem Bericht der Food and Agriculture Organization der Vereinten Nationen hervor.

Wie unsere Böden immer mehr hergeben sollen, ohne selbst daran zugrunde zu gehen, ist demnach die zentrale Fragestellung des sogenannten Precision Farming. Hinter diesem Dachbegriff verbirgt sich ganz allgemein die Verknüpfung landwirtschaftlicher Produktion mit neuen Technologien wie der Sensorik, die weitere Automatisierung der Landwirtschaft oder der Einsatz von Satellitennavigation zum Säen und Ernten.

Das in diesem Jahr abgeschlossene kooperative EU-Forschungsprogramm "Future Farm" zieht bereits erste Schlüsse aus Precision-Farming-Feldversuchen mit Weizenanbau in Dänemark. Durch den Einsatz kombinierter Methoden konnte alleine der Spritverbrauch landwirtschaftlicher Fahrzeuge um ein Viertel gesenkt werden. Der Bedarf an Saatgut ging um bis zu fünf Prozent zurück, und selbst der Einsatz unterschiedlicher Düngemittel reduzierte sich jeweils um denselben Faktor.

Weniger Herbizide

Am deutlichsten sind jedoch die Auswirkungen auf den Bereich der Schädlingsbekämpfung: Es kamen nur mehr halb so viele Herbizide zum Einsatz. Dennoch ließen sich Erträge erzielen (gemessen in Verkaufserlösen pro Hektar), die zwischen sieben und sechzehn Prozent höher sind.

Überdies hat nun auch ein heimisches Netzwerk solche Technologien gebündelt, um die Produktivität weiter zu optimieren. Wissenschafter der Carinthian Tech Research (CTR) – Forschungszentrum für Sensorik – entwickelten ein bildgebendes Verfahren, das die computergestützte Analyse der Bodenbeschaffenheit ermöglicht. Damit sie gelingt, überfliegt zuerst ein unbemanntes Luftfahrzeug, also eine Drohne, landwirtschaftliches Gebiet in einer Höhe von 50 Metern und schießt Bilder mit einer Fünfkanalkamera.

Diese Aufnahmen enthalten nun zusätzliche Informationen aus dem nicht sichtbaren Lichtbereich, welche wiederum Rückschlüsse auf die Vegetation erlauben: Anders als Bilder mit nur drei Farbwerten (rot/grün/blau) können diese multispektralen Daten auch etwas über die chemische Zusammensetzung von Böden verraten, also etwa, ob es ihnen an Wasser und Nährstoffen mangelt oder sogar, ob Pflanzen von Schädlingen befallen sind. Projektleiter Martin De Biasio vom Forschungsbereich Molecular Imaging an der CTR ergänzt: "Die multispektrale Bilddatenauswertung eignet sich überdies ideal für die Erkennung und Eindämmung von Ölteppichen nach Katastrophen. Sie ist daher generell ein probates Mittel für Umweltmonitoring und Risikomanagement."

Ebenso geht er davon aus, dass Kameraflüge mit einer Drohne selbst dann noch klare Vorteile bieten werden, wenn die geplanten Precision-Farming-Dienste der Galileo-Satelliten einmal funktionieren: "Unsere Daten sind sofort verfügbar, nachdem die Heli-Drohne gelandet ist."

Aus technologischer Sicht verlief der Aufbau des Entwicklungsnetzwerks mit den drei Partnern der CTR recht einfach: Von Quest Innovations, dem Lieferanten der Mehrkanalkamera, konnte ein Standardmodell bezogen werden, das unter anderem auch in der Medizintechnik zur Hautanalyse eingesetzt wird. Ein Computerspezialist musste nur wegen eines Details hinzugezogen werden: Herkömmliche PC-Festplatten zur Datenaufzeichnung halten den Vibrationen beim Drohnenflug nicht stand, also kam eine Solid-State-Platte zum Einsatz, wie sie etwa in modernen Laptops zu finden ist.

Geteilte Last beim Entwickeln

Die Helikopter-Drohnen von Schiebel verfügen über Standardhalterungen, an denen sich auch problemlos eine Kamera befestigen lässt. "Wir sehen uns bei dieser Kooperation mit der CTR als Taxifahrer für die Nutzlast", bestätigt Hans-Georg Schiebel. Rund einhundert dieser Camcopter-Modelle heben weltweit zum Zweck des Umweltmonitorings ab.

"Warum auch noch Kameras oder Drohnen bauen, wenn das andere besser können?", meint De Biasio. Durch die Bildung des Netzwerks sei letztlich mehr Zeit für das Forschungsprojekt geblieben – das ohne Förderung auskommen musste. (DER STANDARD, Printausgabe, 23.11.2011)

=> Wissen: Punktuell kooperieren


Wissen: Punktuell kooperieren

Carinthian Tech Research ist Mitglied der Forschung Austria. Dieser Dachverband der außeruniversitären österreichischen Forschung vereint rund 2500 anwendungsorientierte Wissenschafter. Zu seinen erklärten Zielen gehört es, punktuelle Kooperationen entstehen zu lassen, die rasch zu einer Technologieentwicklung und deren Umsetzung führen. Zusätzlich wurden vor allem kleine und mittlere Unternehmen – insgesamt bisher rund 630 – mit dem Instrument des "Innovationsschecks" dafür gewonnen, externes Know-how von den Mitgliedern dieses Netzwerks in Anspruch zu nehmen. (saum)

  • Analyse bis in den Grund und Boden: Unbemannte Drohnen sollen mehr über Wassergehalt, Nährstoffe und Schädlingsbefall verraten.
    foto: illustration: fatih aydogdu

    Analyse bis in den Grund und Boden: Unbemannte Drohnen sollen mehr über Wassergehalt, Nährstoffe und Schädlingsbefall verraten.

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