Mit dem Beginn der neuen Förderperiode im Jahr 2023 hat die Europäische Union den Einsatz von Satellitendaten für die Flächenkontrolle bei den Agrarförderungen vorgeschrieben. Das ZKF (Zentrales Kompetenzzentrum Flächenmonitoring) an der Staatlichen Führungsakademie für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (FüAk) unterstützt die Bundesländer in Deutschland bei der Umsetzung dieser neuen EU-Verordnung. Hierbei werden die Bilder von Sentinel-Satelliten genutzt, die für jeden frei verfügbar sind und heruntergeladen werden können.
Die Sentinel-1 und Sentinel-2 Satelliten (Abb. 1 u. 2) liefern jeweils alle fünf Tage ein neues Foto der Erdoberfläche mit einer Bodenauflösung von bis zu zehn Meter pro Pixel (siehe Abb. 3). Das Besondere an Sentinel 2 ist, dass es ein multispektrales Aufnahmegerät verfügt und damit auch den Infrarotbereich aufnimmt (siehe Abb. 4).
Zustand der Vegetation
Gerade der Infrarotbereich ist für die Beobachtung der Landwirtschaft interessant, da gesunde Vegetation das sichtbare Sonnenlicht (bei 750nm) größtenteils absorbiert und nur zu 8% wieder reflektiert, während "kranke" Vegetation das sichtbare Licht stärker (30% bei 750nm) reflektiert (Abb. 5). Durch den Vergleich mit dem absorbierten Infrarotlicht und der ständig wiederholenden Aufnahmen des Sentinel 2-Satelliten kann man über Monate die Entwicklung der Vegetation beobachten und auch feststellen, um welche Vegetation es sich handelt.
Der Sentinel 1-Satellit (Abb. 2) ist mit einem Radar bestückt. Es sendet aktiv eine elektromagnetische Welle aus und misst die von der Erde zurückgeworfene Welle. Dabei kann er Wolken durchdringen und Informationen über die Rauigkeit, Form, Ausrichtung und Feuchtigkeit der Erdoberfläche liefern (Abb. 6).
Mithilfe von KI Pflanzen unterscheiden und einordnen
Die Bilddaten von Sentinel 1 und 2 werden mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz ausgewertet. Hierbei lernt die KI zum Beispiel über den Verlauf eines Jahres, wie sich das Wachstum einer Pflanze in den Satellitendaten widerspiegelt, und kann mit diesem Training dann eigenständig Arten von Pflanzen unterscheiden und klassifizieren.
Bayerisches Satellitenprogramm
Für die Erdbeobachtung werden immer bessere Satellitensysteme entwickelt. Der Freistaat Bayern entwickelt zurzeit eine eigene Satellitenflotte aus Nanosatelliten von der Größe eines Schuhkartons, mit der in Zukunft die Beobachtung und Bewertung von landwirtschaftlichen Parzellen verbessert werden soll (Abb. 7).
Ab 2025 werden fünf dieser Satelliten, die in Würzburg und München entwickelt wurden, ins Weltall befördert. Diese werden dann alle zwei bis drei Tage ein Bild von Bayern mit einer Bodenauflösung von rund vier Metern pro Pixel aufnehmen und sind damit eine wesentliche Verbesserung im Vergleich zu den Sentinel-Daten.