Programm des BMEL zur Fernerkundung - Chancen für Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft, für Politik und Verwaltung - Geoportal GDI-BMEL
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Programm des BMEL zur Fernerkundung Chancen für Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft, für Politik und Verwaltung
PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG 2
PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
Liebe Leserinnen
und Leser,
Fernerkundung ist Hightech pur. Ob über Satellitentech- ermittelt werden kann. Damit ist die Fernerkundung ein
nik oder Drohnen: Präzisionsinstrumente und -geräte Beispiel dafür, wo der Nutzen der Digitalisierung greifbar
können uns durch das berührungslose Erfassen von Mee- wird!
ren, Äckern oder Wäldern wichtige Informationen liefern.
Nehmen wir zum Beispiel die Wetterdaten, die jeder von Ich bin überzeugt, dass wir mit unserem Programm das
uns aus den Satellitenfilmen der Wettervorhersage kennt. Potenzial der Fernerkundung bestmöglich ausschöpfen
Auf ihrer Grundlage, aber in sehr viel höherer Qualität können, dass die Fernerkundung damit weiter an Be-
und damit noch genauer, können Landwirte entscheiden, deutung gewinnt und die Daten dadurch gerade auch für
welches Feld zuerst gepflügt oder geerntet wird, bevor dort kleinere und mittlere Betriebe nutzbar werden.
der Regen einsetzt.
Deshalb freue ich mich über Ihr Interesse an unserem
Um dieses große Potenzial für die Landwirtschaft best- Programm und wünsche eine spannende Lektüre!
möglich zu nutzen, hat mein Ministerium ein Programm
zur Fernerkundung entwickelt. Unser Ziel ist, die Ferner- Ihre
kundung so zu verbessern, dass die landwirtschaftliche
Produktion, die Waldbewirtschaftung, die Fischerei sowie
die Wettervorhersage effizienter und nachhaltiger werden.
Das ist möglich, weil durch Fernerkundungen zum Bei-
spiel Dünger oder Pflanzenschutzmittel effizienter einge- Julia Klöckner
setzt werden können oder der ideale Erntezeitpunkt besser Bundesministerin für Ernährung und Landwirtschaft
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PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
INHALT 1 Einleitung 6
1.1 Anlass und Zielsetzung des Programms 8
1.2 Beschreibung der Fernerkundung als Methode 9
2 Derzeitiger Einsatz der Fernerkundung in Landwirtschaft,
Forstwirtschaft und Fischerei 10
2.1 Einsatz der Fernerkundung in der Landwirtschaft 11
2.1.1 Nutzung durch den Landwirt 11
2.1.2 Nutzung für Kontrollen von EU-Agrarbeihilfezahlungen
im Bereich des Integrierten Verwaltungs- und
Kontrollsystems (InVeKos) 13
2.2 Einsatz der Fernerkundung in der Forstwirtschaft 13
2.3 Einsatz der Fernerkundung in der Fischerei 14
2.4 Einsatz der Fernerkundung zur Wettervorhersage 15
2.5 Öffentliche Verwaltung 16
2.5.1 GEOGLAM 16
2.5.2 Das Copernicus-Programm der EU 17
2.5.3 Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation
im Geschäftsbereich des BMI (ZKI) 18
2.5.4 IMAGI 18
3 Bedarf und Potenzial 20
3.1 Inhaltliche Bedarfsanalyse 21
3.2 Nutzeranforderungen nach Aufgaben 24
3.2.1 Schulung 24
3.2.2 Beschaffung von Daten/Dienstleistungen 24
3.3 Entwicklungstrends 25
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4 Programmschritte für das BMEL 26
4.1 Potenzial der Fernerkundung prüfen 29
4.2 Bereitstellung von Fernerkundungsdaten 29
4.3 Förderung von Projekten bzw. allgemein nutzbaren Dienstleistungen 30
4.4 Zusammenstellung von Schulungs- und Informationsangeboten 30
4.5 Vereinheitlichung von Standards und Definitionen 31
4.6 Kommunikation (BReg Copernicus), Broschüren, Vorträge 31
4.7 Förderung der Zusammenarbeit 31
4.8 Internationale Aktivitäten 33
4.9 Rechtliche Vorgaben rund um die Fernerkundung 33
5 Zusammenfassung und Ausblick 34
6 Beschreibung der Methode 36
7 Anhang 40
7.1 Projekte 41
7.1.1 Projekte zur Fernerkundung in der Landwirtschaft 41
7.1.2 Projekte zur Fernerkundung in der Forstwirtschaft 45
7.1.3 Projekte zur Fernerkundung in der Fischerei 46
7.1.4 Projekte des Bundesinstituts für Risikobewertung 50
7.2 Dienstleister 51
7.3 Glossar für die Geoinformation und Fernerkundung 52
7.4 Abkürzungsverzeichnis 56
7.5 Abbildungsverzeichnis 58
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1 PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG Einleitung 6
PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
Das BMEL hat das Ziel, die Nachhaltigkeit der Land-, Ein großes Entwicklungspotenzial für die Landwirtschaft
Forst- und Fischereiwirtschaft zu fördern. Dabei können haben die Methoden der Fernerkundung. Es geht hierbei
Daten der Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft für die um die berührungslose Zustandserhebung von Flächen
Wirtschaftsteilnehmer aber auch für die Verwaltung und (z. B. der Wassergehalt etc.) und Pflanzenbeständen (Bio-
Politikberatung genutzt werden. masseaufwuchs etc.). Ausgewertet können die auf diese
Weise gewonnenen Daten wichtige Erkenntnisse für eine
Mögliche schädliche Auswirkungen auf die Umwelt sind zu präzisere und effizientere Bewirtschaftung und Bewertung
verringern, der Tierschutz soll verbessert werden und die liefern. Eine solche Flächenerkundung kann sowohl mit
Zukunftsfähigkeit des ländlichen Raumes muss gestärkt am Traktor befestigten Sensoren, durch Befliegungen mit
werden. Flugzeugen und Drohnen oder durch Erdbeobachtungssa-
telliten durchgeführt werden.
Gleichzeitig ist die Landwirtschaft bei gleichbleibender Für Landwirtinnen und Landwirte ergeben sich ebenfalls
bzw. rückläufiger Flächenausstattung in der Verantwor- zahlreiche Möglichkeiten, z. B.:
tung, eine stetig wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.
Um statt derzeit sieben Milliarden Menschen im Jahr 2050 → die Nutzung präziserer Grundlagen zur Düngeplanung
möglicherweise zehn Milliarden Menschen zu ernähren, → Pflanzenschutzmittel gezielter einzusetzen
ist eine Effizienzsteigerung in der Lebensmittelproduktion → eine Ertragsschätzung im Grünland
erforderlich. → das Auffinden von Rehkitzen vor der Mahd
→ eine bessere Planbarkeit der Bewirtschaftung aufgrund
Fernerkundungsdaten können auf vielfältige Weise genutzt von exakteren Wettervorhersagen, z. B auch Extrem-
werden. Die bessere Abschätzung des Schädlingsbefalls wetterlagen (Dürre, Hochwasser).
sowie eine Unterstützung der Düngeplanung und der Be-
standsführung sind mögliche Einsatzbereiche. Neben dem Das BMEL und seine Einrichtungen des Geschäftsbereiches
Informationsgewinn für Landwirtinnen und Landwirte unterstützen in vielfältiger Weise die Veröffentlichung und
können weitere Nutzungsoptionen z. B. in der Verwaltung Nutzung von Fernerkundungsdaten in der Landwirtschaft.
im Vordergrund stehen: Für das europäische Erdbeobachtungssystem Copernicus
wurden im EU-Haushalt im Zeitraum von 2014–2017
→ Ernteprognosen zur Vermeidung von Preisschwan- insgesamt 2,1 Milliarden Euro aufgewendet. Es stellt u. a.
kungen für die Landwirtschaft hochinteressante Satellitendaten
→ eine Vereinfachung der Flächenkontrolle zeitnah, online und kostenlos zur Verfügung. Das BMEL
→ eine Vereinfachung von statistischen Erhebungen zu unterstützt die nationale Copernicus-Strategie, die das
landwirtschaftlichen Nutzflächen. Bundeskabinett im September 2017 beschlossen hat, und
beteiligt sich mit Maßnahmen an deren Umsetzung. Damit
Die Fernerkundung und Fernerkundungsdaten basieren richtet sich das Programm des BMEL auch an die Hand-
überwiegend auf digitalen Techniken und Methoden. Der lungsfelder der nationalen Copernicus-Strategie.
Begriff Digitalisierung beschreibt die Auswirkungen der
verstärkten Nutzung von Computern, digitaler Technik Unter anderem setzt sich das BMEL dafür ein, dass Satel-
und dem Internet in Gesellschaft und Wirtschaft. litendaten dazu beitragen, die Arbeit von Landwirtschaft
und Verwaltung nachhaltiger und effizienter zu gestalten.
Das Programm zur Fernerkundung des BMEL gibt dazu
die Richtung vor. Es soll Land-, Forst- und Fischereiwirten,
Verbänden und Behördenvertretern eine Hilfestellung
bieten.
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1.1 Anlass und Zielsetzung
des Programms
„Fernerkundungsdaten sind ein wesentlicher Bestandteil Ressourcenaufwand sowie eine unzureichende Kenntnis
des Geoinformationswesens in Deutschland. Die Erdbeob- über Verfügbarkeit und Nutzungsmöglichkeiten.
achtung z. B. durch flugzeug- und satellitengestützte Fern-
erkundungssysteme birgt für die moderne Wissensgesell- Die EU hat mit dem neuen Erdbeobachtungssystem Coper-
schaft ein großes Potenzial. Fernerkundungsdaten können nicus eine Möglichkeit zur freien Nutzung von Fernerkun-
in vielfältigen Aufgabenbereichen der Wirtschaft und dungsdaten für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fi-
öffentlichen Verwaltung genutzt werden, beispielsweise scherei geschaffen. Diese Option könnte den kleineren und
mittleren Betrieben (KMU) zugute kommen, vorausgesetzt,
→ im zivilen Schadensfall die entsprechenden Kenntnisse sind bei den Nutzerinnen
→ zur regelmäßigen Veränderungsbeobachtung und Nutzern vorhanden, es ist bekannt, wo die Daten zu
(Monitoring) finden sind, wie man mit ihnen umgeht, welche Nutzungs-
→ Gewinnung von Umweltinformationen möglichkeiten sie beinhalten und die zur Datennutzung
→ zur Kartierung und Planung von Siedlungen und erforderliche technische Ausstattung ist vorhanden.
Infrastrukturen.“
Mit dem vorliegenden Programm wird das Potenzial der
Dies geht aus einer Studie des Bundesministeriums des In- Fernerkundung untersucht, bewertet und Handlungsoptio-
nern (BMI) hervor. „Strategische Evaluation des Fernerkun- nen aufgezeigt. Dabei werden die existierenden Nutzungen
dungswesens im föderalen Kontext aus Sicht des Bundes“ von Fernerkundungsmethoden in der Landwirtschaft,
Die Studie stellt fest, dass die Nutzung der Fernerkundung Forstwirtschaft und Fischerei beschrieben sowie Entwick-
in der öffentlichen Verwaltung hinter den Erwartungen lungspotenziale und Handlungsfelder dargestellt.
zurückbleibt. Ursächlich hierfür seien zum einen ein hoher
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1.2 Beschreibung der Fern-
erkundung als Methode
Als Fernerkundung wird die Messung von Objekten aus insbesondere Frequenzen im L-, C- und X-Band interes-
der Entfernung und ohne physischen Kontakt mit dem sant, um Aussagen zu den Parametern Bodenfeuchte oder
Zielgegenstand bezeichnet. Dafür werden Plattformen (z. B. Bestandsstruktur machen zu können. Bei den passiven
Satelliten, Flugzeuge, Drohnen und Fahrzeuge) genutzt, Verfahren sind insbesondere verschiedene Bereiche des
die mit Abstand zur Erdoberfläche aus dem All, in großer sichtbaren Lichtes und des Infrarotes interessant, um Para-
oder geringerer Höhe über dem Boden mithilfe von speziell meter wie Chlorophyll-Absorption, Biomasse, Vitalität oder
entwickelten Sensoren die Erde, ihre Landoberfläche, die Trockenstress von Pflanzenbeständen zu erheben.
Ozeane, die Atmosphäre sowie ihre Dynamik analysieren.
Die Methodik der Fernerkundung wird ausführlich in Entscheidend für die Nutzungsmöglichkeiten von Ferner-
Kapitel 6 beschrieben. kundungsdaten sind die thematische Aufgabenstellung
sowie deren Auflösung. Wie groß die Fläche ist, die ein Pixel
Fernerkundung erfolgt durch Systeme, die sich in der Regel abdeckt (zwischen Zentimetern und Kilometern), welche
über die zu erkundende Fläche bewegen und dabei konti- Wellenlängenbereiche abgedeckt werden und wie häufig
nuierliche Aufzeichnungen über deren Zustand machen. ein Parameter erhoben wird, bestimmt den Einsatzbereich
Zum einen werden Luft- und Satellitenbilder gewonnen, der Daten. Es wird daher zwischen der geometrischen, der
zum anderen werden Punktmessungen mit Online-Sen- spektralen und der temporalen Auflösung unterschieden,
soren, wie beispielsweise Stickstoffsensoren (N-Sensoren), die in Kapitel 6 genauer erläutert werden.
vorgenommen.
Mit steigenden Auflösungen ist u. a. auch eine steigende
Je nach Parameter, der durch die Fernerkundung unter- Datenmenge verbunden. Hohe Auflösungen sind z. B. für
sucht werden soll, werden Sensoren, die unterschiedliche die Nutzung in der Landwirtschaft von erheblichem Vorteil
Frequenzen bzw. Wellenlängen aufzeichnen, verwendet. oder eröffnen neue Nutzungsmöglichkeiten, aber auch
Für den Agrarbereich sind bei den aktiven Radarsystemen neue Anforderungen an die Datenhaltung.
9
2 PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG Derzeitiger Einsatz der Fernerkundung in Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft 10
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Für den Zugang zu Satellitendaten gibt es verschiedene 2.1 Einsatz der Fern-
Ansätze:
erkundung
→ freier Zugang zu öffentlich finanzierten Satellitenmissi-
onen (z. B. Landsat und Copernicus)
in der Landwirtschaft
→ kostenpflichtige Datenbereitstellung bis hin zur ge-
planten Programmierung der Satelliten für spezielle
Aufnahmegebiete und -termine Bereits seit Ende der 1970er Jahre wurde untersucht, ob und
→ private Anbieter bieten entsprechende Daten kostenfrei wie Ernteerträge mit Satellitendaten vorhergesagt werden
oder kostenpflichtig an. können. Die USA haben mit dem Large Area Crop Inventar
Experiment (LACIE) versucht, die Weizenproduktion auf
Die gelieferten Daten sind in der Regel lagekorrigiert. Aller- globaler Ebene mit Landsat-Multispektralscanner-Daten
dings sind für die Auswertung von optischen Daten weitere abzuschätzen. Seit 1992 wird in Europa im Rahmen des
Korrekturen erforderlich, die den Einfluss der Atmosphä- MARS(Monitoring Agricultural ResourceS)-Programmes
re sowie Wolken und Wolkenschatten auf die Bilddaten die Getreideproduktion vorhergesagt, allerdings in einer
verringern. Diese sogenannte Level-2-Prozessierung wird groben räumlichen Auflösung (z. B. 25 Quadratkilometer
meistens von Dienstleistern angeboten oder von Univer- Raster für Wetterdaten). Dabei werden monatliche Berichte
sitäten und Forschungseinrichtungen durchgeführt. Die über die erwartete Ernte verfasst.
frei verfügbaren Landsat- und Sentinel-2-Daten stehen
mittlerweile auch als atmosphärenkorrigierte qualitätsge-
sicherte Daten (Level-2-Daten) zur Verfügung. Die Da- 2.1.1 Landwirtschaftliche Nutzung
tenauswertung, also die Informationsextraktion aus den
Bilddaten, liegt bei den Anwenderinnen und Anwendern Landwirtschaftliche Betriebe, Maschinenringe, Lohnunter-
selbst oder es können verschiedene Produkte über Dienst- nehmerinnen und Lohnunternehmer sowie Beraterinnen
leister erworben werden. und Berater können von den Satelliteninformationen
profitieren. Erste Erfahrungen zeigen bereits, dass einfache
Außer in der universitären Ausbildung kann der Umgang aktuelle Echtfarben- und Nahinfrarotbilder in der Praxis
mt den Satellitendaten im Wesentlichen in Schulungen der gerne für eine erste visuelle Überprüfung des Zustandes ih-
Softwarehersteller, die die Auswertealgorithmen in ihren rer Pflanzenbestände genutzt werden, ohne weitere Investi-
Produkten implementiert haben, erlernt werden. tionen zu erfordern.
Der Markt an verfügbaren Satellitendaten ist groß und Betriebe, die bereits über weiterentwickelte Precision-
unübersichtlich, da es viele Spezialanbieter (s. Anlage) für Farming-Technologien verfügen, können die Satelliten-
z. B. räumlich sehr hoch auflösende Satellitenbilder gibt. informationen zur Unterstützung der Bestandsführung
Neben dem reinen Vertrieb von Satellitendaten werden heranziehen. Es muss gewährleistet werden, dass die Daten
auch Dienstleistungen wie die Aufbereitung von Daten, zeitlich schnell verfügbar sind (z. B. zur Frühjahrsdüngung).
Consulting und Projektmitarbeit angeboten. Insbesondere zur Erfolgskontrolle von Managementmaß-
Um dieses unübersichtliche Feld für Nutzerinnen und nahmen, z. B. im Bereich der Düngung oder des Pflanzen-
Nutzer besser zu strukturieren und einen Überblick über schutzes, eignen sich die Fernerkundungsinformationen.
die Fernerkundungslandschaft zu geben, stellt das DLR Um die Fernerkundung in der Praxis besser nutzen zu
(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) in Zusam- können, sollten aktuelle Daten so schnell aufbereitbar sein,
menarbeit mit den Ministerien, den Fachkoordinatoren dass sie im Betriebsablauf sofort zur Verfügung stehen.
und nachgeordneten Geschäftsbereichen ein neues Web- Es besteht noch erheblicher Bedarf in der Forschung und
portal zusammen.
11PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
Entwicklung, damit dies flächendeckend nutzbar ist. Zum Verwertung als Ersatz der Vor-Ort-Kontrolle durch Land-
Beispiel müssen bereitgestellte Daten, die für die Steuerung wirtinnen und Landwirte sind noch erhebliche Weiterent-
von Landmaschinen eingesetzt werden sollen, in einem wicklungsanstrengungen erforderlich.
Format erstellt werden, das von Landmaschinen lesbar ist.
Pflanzenschutz
Düngung
Analog zum Düngebereich können auch im Pflanzenschutz
Daten aus der Fernerkundung werden von Landwirtinnen am Gerät montierte Sensoren neben Daten zur Bestands-
und Landwirten derzeit gerne als zusätzliche Informations- dichte, zu Unkrautnestern oder zur Bodenfeuchte Auskunft
grundlage für die teilflächenspezifische Stickstoff-Düngung über den Gesundheitszustand der einzelnen Pflanzen im
eingesetzt. Ziel der teilflächenspezifischen Düngung ist es, Bestand geben. So können z. B. mögliche Infektionen durch
jeden Teil des Schlags möglichst bedarfsgerecht zu düngen einen Krankheitserreger erfasst und Pflanzenschutzmaß-
und so eine Unter- und Überversorgung einzelner Teilflä- nahmen im Feld angepasst werden. Die Anwendung entspre-
chen zu vermeiden. Durch das Einsparen von Betriebsmit- chender Pflanzenschutzmittel würde präzisiert und ggf. auf
teln können die Effizienz gesteigert und die Ressourcen Befallsnester im Bestand beschränkt werden. In Kombinati-
geschont werden. on mit Satelliten- oder Drohnenbildern lässt sich der Erfolg
der Maßnahme überprüfen und die dynamische Ausbreitung
Verschiedene Firmen bieten optische Sensoren für den des Erregers im Schlag oder in der Region vorhersagen.
Traktor an, die während der Fahrt durch den Pflanzenbe-
stand Rückschlüsse auf die Bestandesdichte und den Chlo- Auch die automatisierte Erkennung von Unkräutern ist
rophyllgehalt des Bestandes ziehen können, indem sie das weit entwickelt. Erste Geräte ermöglichen eine auf den
reflektierte Licht messen. Im sogenannten Online-Verfahren Unkrautbestand angepasste Ausbringung der jeweils
werden diese Daten direkt während der Überfahrt in eine passenden Herbizide im Meterbereich. Einen Schritt weiter
Applikationskarte für Stickstoff umgerechnet. Die abzu- wird bei der Verwendung von autonomen Feldrobotern
gebende Düngemenge des Düngerstreuers kann auf diese gegangen, die eine Einzelpflanzenbehandlung erlauben. In
Weise unmittelbar reguliert werden. Im Offline-Verfahren Kombination mit Drohnen- oder Satellitenbildern können
wird vor der Überfahrt mit dem Düngestreuer die Applika- wiederum Unkrautkarten erstellt werden, sodass eine sehr
tionskarte erstellt, beispielsweise anhand einer durch einen gezielte und effiziente Bekämpfung ermöglicht wird.
Bodenscanner erstellten Bodengütekarte. Es sind auch kom-
binierte Verfahren möglich. Dabei werden sowohl Daten von Aufgrund häufiger Wolkenbedeckung und bisweilen nicht
hinterlegten Karten als auch direkt gemessene Daten der ausreichender räumlicher Auflösung von Satellitenbildern
Überfahrt miteinander verrechnet und so die Düngemenge ist im Pflanzenschutzbereich zu erwarten, dass die Entwick-
teilflächenspezifisch angepasst. Dieselben Sensoren lassen lung ihren Schwerpunkt in den Bereichen Sensortechnik
sich meist auch dazu nutzen, Wachstumsregler auszubrin- am Schlepper bzw. Selbstfahrer in Kombination mit Bildern
gen, die den spezifischen Anforderungen entsprechen. Ein von Drohnen haben wird.
Ersatz oder eine Unterstützung der optischen Systeme am
Traktor durch den Einsatz von mit Drohnen- oder Satelliten Bereits mit optischen Kameras können viele bedeutsame
erstellten Karten ist möglich. Die bisher entwickelten Ver- Parameter des Pflanzenschutzes erfasst werden. Multispek-
fahren bedürfen einer stetigen Adaption und Weitentwick- trale Kameras messen darüber hinaus die nicht sichtbaren
lung an sich ändernde Pflanzenphänotypen. elektromagnetischen Reflexionen von Pflanzen und erfas-
sen somit die Chlorophyllgehalte der Blätter. Dies wiede-
Mit Erreichen der vollen Betriebsfähigkeit der Sentinel-1- rum erlaubt, Rückschlüsse auf die Vitalität bzw. den Befall
und Sentinel-2-Satelliten wurden das Datenangebot und der Pflanze mit Schädlingen oder Krankheiten zu ziehen.
seine schnelle zeitliche Verfügbarkeit verbessert. Inzwi- Es ist bisher also möglich, Bilder und Daten zu erfassen. Für
schen gibt es auf dem Markt auch einige Services, die aus die Verarbeitung fehlen jedoch noch Programme. Fort-
den Fernerkundungsdaten Produkte für die Landwirte schritte im Bereich der künstlichen Intelligenz lassen aber
generieren. Sie bereiten die Daten so auf, dass sie mit der auf eine rasante technologische Entwicklung hoffen.
entsprechenden Maschine direkt kommunizieren können.
So kann beispielweise der Düngerstreuer bedarfsgenauer Grünland
streuen. Derzeit wird auch die Kombination von Sentinel-
Bildinformation mit Pflanzenwachstumsmodellen unter- Im Grünland können Satellitendaten beispielsweise zur
sucht, z. B. für die Bemessung der Qualitätsdüngergabe für Schätzung der Aufwuchsmasse verwendet werden. Derzeit
Braugerste (Barley-IT, finanziert durch die Climate-KIC- wird unter anderem im Projekt „Satellitengestützte Infor-
Initiative des European Institute of Technology). mation zur Grünlandbewirtschaftung – SattGrün“ an Pro-
dukten aus Satellitendaten gearbeitet, die Landwirtinnen
Die Umsetzung digitaler Daten hat bereits die erste Stufe und Landwirten aktuelle und maßgeschneiderte Informa-
der Praxiseinsetzbarkeit erreicht. Für ihre vollumfängliche tionen zur Verfügung stellen. Damit können Mahdtermine,
12PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
Düngung und andere Maßnahmen im Grünland optimiert 2.2. Einsatz der Fern-
werden (Kapitel 3.1, 4.3, 7.1.1). Mit Drohnen, die mit einer
Farb- und einer Wärmebildkamera (thermales Infrarot) erkundung in der Forst-
ausgestattet sind, können vor der Mahd große Flächen auf
das Vorhandensein von Wildtieren abgesucht werden. So-
wirtschaft
mit können Wildtiere gerettet werden. Dies trägt zu einem
verbesserten Tierschutz bei und sichert die Futterqualität.
Die Fernerkundung hat in Form der analogen Luftbildin-
terpretation eine lange Tradition in der Forstwirtschaft.
2.1.2 Nutzung für Kontrollen von In Deutschland werden Luftbilder seit den 1950er Jahren
EU-Agrarbeihilfezahlungen verstärkt für forstliche Anwendungen eingesetzt. Gegen-
wärtig gibt es ein breites Spektrum verschiedener Ferner-
im Bereich des Integrierten kundungssensoren, die in hoher zeitlicher und räumlicher
Verwaltungs- und Kontroll- Auflösung Daten liefern. Damit werden einerseits grundle-
gende Informationen zu Landoberfläche und -bedeckung,
systems (InVeKos) und damit auch zum Wald, zur Verfügung gestellt. Anderer-
seits können durch den technischen Fortschritt und hoch-
Anfang der 1990er Jahre erfolgte die EU-weite Einfüh- entwickelten Auswertealgorithmen detaillierte Auskünfte
rung der Satellitenfernerkundung als Kontrollinstrument zu forstlichen Fragestellungen und Parametern gewonnen
flächenbezogener EU-Agrarbeihilfezahlungen. Zunächst werden.
startete das Pilotprojekt unter der Regie der gemeinsamen
Forschungsstelle der EU (Joint Research Centre – JRC) Der Einsatz von Fernerkundung in der Forstwirtschaft bie-
mit einigen wenigen High-Resolution(HR)-Sensoren. Es tet viele Möglichkeiten, um bestehende Aufgaben zu unter-
entwickelte sich in wenigen Jahren zu einem operatio- stützten und detaillierte Informationen zeitnah zu liefern.
nellen Kontrollverfahren, das heute von der Mehrheit der Sie eröffnet dadurch Perspektiven für neue Aufgaben. Die
EU-Mitgliedstaaten angewendet wird. Maßgeblich dafür Fernerkundung kann insbesondere das Monitoring in den
war insbesondere, weitere Sensoren einzubeziehen und Bereichen Waldinventur und -ökologie, Forsteinrichtung
die räumliche Bilddatenauflösung zu erhöhen. Nach einer und -schutz, Genetik und Naturschutz unterstützen. Bei
Statistik der EU startete die Anwendung von Very-High- der Auswertung der Fernerkundungsdaten spielen terrest-
Resolution(VHR)-Satellitenbildern im Jahr 2003 auf einer risch erhobene Daten eine zentrale Rolle als Trainings- und
Testfläche von 15.000 Quadratkilometern. Während 1993 Validierungsdaten. Für den Einsatz und die Anwendung der
Daten auf der Basis einer Zehn-Meter-Pixelgröße inter- Fernerkundung besteht allerdings noch Forschungs- und
pretiert wurden, liegt die Bodenauflösung von digitalen Entwicklungsbedarf.
Orthofotos (DOPs) heute bei 0,2 Metern. Fast alle Bundes-
länder setzen seit Jahren Fernerkundungsmethoden zur Aus Fernerkundungsdaten werden digitale Landbede-
Durchführung von Vor-Ort-Kontrollen von landwirtschaft- ckungsmodelle, digitale Geländemodelle und digitale
lichen Flächen ein. Dabei werden in der Regel externe Fern Oberflächenmodelle hergeleitet. Aus diesen Daten können
erkundungsunternehmen als Dienstleister eingebunden. Vegetationshöhenmodelle generiert werden, die insbeson-
Die Flächenkontrollen für die Direktzahlungen können dere für Auswertungen im Wald wertvolle Informationen
überwiegend über Fernerkundung erfolgen. Die Kontrolle liefern, aber auch zur Unterstützung von Landnutzungs-
bestimmter Auflagen und Verpflichtungen bei Maßnahmen klassifizierungen dienen. Auf Grundlage der Vegetations-
zur Entwicklung des ländlichen Raumes sowie bestimmter höhenmodelle können Informationen für einzelne Bäume
„anderweitiger Verpflichtungen“ erfolgen noch klassisch, und Bestände generiert werden. Die Kombination dieser
z. B. per Prüfung vor Ort. Aufgrund der hohen Zeit- und Daten mit terrestrischen Inventurdaten ermöglicht es, Kar-
Kostenersparnis stieg der Anteil der Fernerkundungskont- ten zu Holzvorräten und Biomasse herzuleiten.
rollen in Deutschland für den Bereich der Direktzahlungen
in den letzten Jahren stetig an. Für die Zukunft beabsichtigt Ein Forschungsgebiet der Fernerkundung in der Forstwirt-
die EU-Kommission, für die Kontrolle von EU-Agrarbei- schaft ist die Erfassung von Waldflächen. Fernerkundungs-
hilfezahlungen noch mehr Fernerkundung einzusetzen, sensoren bilden in aller Regel die Landbedeckungsform
unter anderem mit Hilfe von Sentinel-1- und -2-Daten. Die ab, z. B. mit Bäumen bewachsene Flächen. Daraus wird
EU-Kommission schafft derzeit die rechtlichen Grundlagen, unter Verwendung der geltenden Walddefinition und einer
damit die Mitgliedstaaten die bisher stichprobenweisen
Vor-Ort-Kontrollen durch ein Flächenmonitoring mit opti-
schen Bilddaten und Radardaten ablösen können.
13PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
geeigneten Methodik eine Waldkarte erzeugt, aus der die 2.3 Einsatz der Fernerkun-
Waldfläche abgleitet werden kann. Ebenso können Lücken
im Bestand und der Überschirmungsgrad ausgewiesen dung in der Fischerei
werden. Ein aktuelles Forschungsthema ist die Baumar-
tenerkennung. Dabei stehen die Ausweisung von Laub- und
Nadelholzflächen und die Klassifizierung ausgewählter Ozeane sowie die Küstenmeere stellen die Grundlage der
Baumarten im Fokus verschiedener Studien und Pilotpro- Lebensmittelproduktion für Fischerei und Aquakultur dar.
jekte. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Fernerkundung Fisch ist eine wichtige Lebensgrundlage der Menschen
ist die Erkennung von Strukturen im Wald. und dient als Nahrungs- und Einkommensquelle. Weltweit
werden rund drei Milliarden Menschen durch die Fische-
Die hohe zeitliche Frequenz von Fernerkundungsauf- reiwirtschaft mit etwa 20 Prozent der von ihnen durch-
nahmen ermöglicht Veränderungsanalysen. Damit kön- schnittlich konsumierten Menge an tierischen Eiweißen
nen neue Waldflächen und Umwandlungen von Wald in versorgt. Allerdings werden die Ozeane und insbesondere
andere Landnutzungsklassen erkannt werden. Schwierig ihre marinen Ökosysteme zunehmend durch die Folgen
sind die Trennung von Hiebsmaßnahmen im Wald und des Klimawandels sowie durch andere Faktoren wie z. B.
Waldumwandlungsflächen sowie die Entdeckung neuer Überfischung und Einleitungen von Schad- und Nährstof-
Waldflächen, wenn die Bäume im Fernerkundungsme- fen gefährdet.
dium aufgrund ihrer geringen Höhe noch nicht erkannt
werden können. Daher beruht die Angabe zur Waldflä- Ökosysteme sind dynamische Systeme, die sich unter dem
che in Deutschland derzeit auf der Bundeswaldinventur, Einfluss verschiedener äußerer Faktoren kontinuierlich
einer terrestrischen Stichproben-Erhebung. Neben der verändern. Die physikalischen und chemischen Eigenschaf-
Anwendung von Fernerkundungsdaten zur Erfassung des ten des Meeres bestimmen maßgeblich, wie sich Fische und
Waldzustandes werden diese zunehmend zur Aufnahme andere lebende Meeresressourcen verteilen und entwickeln.
und Bewertung von biotischen und abiotischen Schäden Im Meer variiert die Verteilung von Zooplankton und
verwendet. Aufgrund der schnellen Verfügbarkeit dieser Nekton über einen großen Bereich von räumlichen und
Daten können sie zur Detektion von Windwurfflächen zeitlichen Skalen infolge verschiedener Prozesse. Diese re-
oder anderen Kalamitätsflächen genutzt werden. Zudem gulierenden Prozesse der Verteilung in Zeit und Raum sind
können diese Informationen dazu dienen, die Aufarbei- von zentraler Bedeutung, um auf Zusammenhänge von
tung betroffener Flächen zu unterstützen. Daneben gibt es Fischverteilungen mit biotischen und abiotischen Verände-
Studien zur Beurteilung der Vitalität von Waldbeständen, rungen zu schließen und Aussagen über das gesamte Öko-
um beispielsweise die Auswirkungen von Trockenstress zu system zu treffen. Die zugrundeliegenden physikalischen
untersuchen. In Deutschland beschäftigen sich verschiede- Prozesse im Ozean finden auf horizontalen und vertikalen
ne Arbeitskreise, Institutionen und Einrichtungen, mit der Skalen von Millimetern bis zu tausenden von Kilometern
forstlichen Fernerkundung. Die Arbeitsgruppe Forstlicher und auf Zeitskalen von Millisekunden bis zu mehreren
Luftbildinterpreten (AFL) ist ein internationaler Zusam- Jahrzehnten und darüber hinaus statt. Damit sie hinrei-
menschluss von Fachleuten für forstliche Fernerkundung chend genau untersucht werden können, ist es notwendig,
aus dem deutschsprachigen Raum. Hier sind Experten aus Erhebungsplan und Untersuchungsmethoden so auszu-
den forstlichen Versuchsanstalten der Länder, Universitäten wählen, dass die relevanten Skalen räumlich und zeitlich
und des Thünen-Instituts als Ressortforschungseinrich- aufgelöst werden können. Um unterscheiden zu können, ob
tungen des Bundes vertreten. Die AFL beschäftigt sich mit Klimaveränderungen vom Menschen verursacht oder auf
der Standardisierung, der Anwendung und der Qualitäts- natürliche Variabilität zurückzuführen sind und um deren
kontrolle von Fernerkundungsauswertungen zu forstlichen Einfluss auf Fischarten und ihre Lebensstadien zu untersu-
Fragen. Sie erstellt Arbeitsanleitungen, Interpretations- chen, werden am Thünen-Institut für Seefischerei (TI-SF)
schlüssel und Vorgaben zur Qualitätssicherung, Standar- direkte Beobachtungen, Ergebnisse von regionalen sowie
disierung und Operationalisierung von Auswertungsver- globalen Zirkulationsmodellen und Fernerkundungsdaten
fahren. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt verwendet.
auf dem Informationsaustausch und dem Wissenstransfer
über praxisrelevante Anwendungen forstlicher Fernerkun- Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts stützte sich die Ozea-
dung. In der Arbeitsgruppe Forstliche Fernerkundung der nographie fast ausschließlich auf in situ bzw. direkt gemes-
Länder (AFFEL) treffen sich Fachleute für Fernerkundung sene Daten, die zum Teil mit großem logistischen Aufwand
der forstlichen Versuchsanstalten sowie großer staatlicher kostenintensiv gewonnen wurden. Die auf diese Weise
Forstbetriebe in Deutschland. Ziele dieser Gruppe sind die erhaltenen wissenschaftlichen Einblicke in die physika-
Entwicklung praxisreifer Fernerkundungsmethoden, die lischen, chemischen und biologischen Verhältnisse der Oze-
praxisorientierte Forschung auf dem Fernerkundungssek- ane waren aufgrund der durchgeführten Punktmessungen
tor sowie die Bewertung von Dienstleistungsangeboten und der Kürze der Schiffszeit häufig regional stark begrenzt.
Dritter zur Nutzung von Fernerkundungsdaten. Dies änderte sich jedoch seit den 1950er Jahren, als die
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ersten Fernerkundungsverfahren entwickelt worden sind behörden überprüfen, ob sich ein bestimmtes Fischerei-
(s. Erläuterung Kapitel 1.1). Die Satellitenfernerkundung hat fahrzeug in dem ihm zugewiesenen Fanggebiet aufhält.
in den letzten vier Jahrzehnten in der Meeresforschung gro- Diese Methode dient der Überwachung der Fischerei und
ße Bedeutung erlangt, weil sie großflächige, weltweite Mes- der Bekämpfung illegaler Fangtätigkeiten.
sungen einer Vielzahl von ozeanographischen Parametern
ermöglicht, die die schiffsgestützten (Profil-)Messungen
ergänzen. Während für eine quasi-synoptische Vermessung
eines bestimmten Meeresgebietes je nach Stationsabstand
mehrere Wochen kostenintensiver Schiffszeit eingeplant 2.4 Einsatz der Fernerkundung
werden müssen, liefern die satellitengestützten Sensoren
zum Teil mehrmals täglich eine großflächige Aufnahme zur Wettervorhersage
des entsprechenden Parameters mit einer räumlichen
Auflösung von 1 bis 20 Quadratkilometer. Die zur Ferner-
kundung verwendeten Anteile des elektromagnetischen Land- und Forstwirtschaft sowie die Fischerei sind Wirt-
Spektrums beginnen mit Wellenlängen ab 100 Nanometern. schaftszweige, die in besonders hohem Maße vom Wet-
Zu den physikalischen Messgrößen, die routinemäßig von ter abhängig sind. Immer genauere Wettervorhersagen
Satelliten erfasst und hauptsächlich in der Meereskunde erleichtern die Entscheidungsfindung in diesen Wirt-
verwendet werden, gehören die Temperaturen der obersten schaftszweigen. Eine Grundlage für die Erstellung von
Wasserschichten, die Rauigkeit und Neigung der Meeres- Wettervorhersagen ist die Messung und Beobachtung von
oberfläche, die abgeleiteten effektiven Wellenhöhen und Wettererscheinungen. Seit über 30 Jahren werden hierfür
das Strömungsfeld, die Meereisbedeckung sowie die aus der ergänzend zu konventionellen Methoden wie Wettersta-
Meeresfarbe abgeleiteten Wasserinhaltsstoffe wie tionen und Wetterwarten auch Methoden der Fernerkun-
z. B. Chlorophyll, aber auch Algenarten. dung eingesetzt. Ein Schwerpunkt ist dabei der Einsatz von
Wetterradarsystemen, die die Atmosphäre beobachten.
Hinsichtlich der Fischerei kann die Fernerkundung die Des Weiteren ist in den letzten Jahrzehnten ein weltraum-
Erfassung und das Monitoring von Aquakulturen unter- gestütztes Netz aus Wettersatelliten geschaffen worden.
stützen, deren Auswirkungen auf die Umgebung sowie die Mittlerweile stammen über dreiviertel der weltweit zur
Zertifizierung entsprechender Anlagen. Auch die Einhal- Wetteranalyse genutzten Daten von Satelliten. Durch die
tung der Schutzzonen für Fischbestände kann mit Ferner- Vielzahl an Möglichkeiten zur Gewinnung von Wetterdaten
kundungsverfahren unterstützt werden. Dabei kommt mit hat sich deren Qualität deutlich verbessert. Bei der Daten-
dem sogenannten Vessel Monitoring System (VMS) ein sa- sammlung durch Satelliten besteht zudem noch ein großes
tellitengestütztes Überwachungssystem für Fischereischiffe Entwicklungspotenzial (Quelle: Agrarmeteorologie BLE/
zum Einsatz. Mit dessen Hilfe können die Überwachungs- BZL/DWD).
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2.5 Öffentliche Verwaltung Potenziale für eine Nutzung liegen in der Mitwirkung auf
Landes-, Bundes- und EU-Ebene in Gremien mit dem Ziel
der optimierten Nutzung von Fernerkundungsdaten für die
Landwirtschaft.
Die öffentliche Verwaltung bietet auf der einen Seite Fer-
nerkundungsdaten an und nutzt sie auf der anderen Seite
auch. Der Nutzen der Fernerkundung für die öffentliche 2.5.1 GEOGLAM
Verwaltung liegt insbesondere darin, Planung und Kontrol-
le von landwirtschaftlichen Flächen effizienter zu gestalten.. Die GEO Global-Agricultural-Monitoring(GEOGLAM)-Ini-
tiative wurde 2011 durch die G20-Agrarminister ins Leben
Der vermehrte Einsatz von Geodaten aus der Fernerkun- gerufen. Sie ist ein Bestandteil der Group on Earth Oberser-
dung in der Verwaltung kann die Entscheidungsgrundlagen vations (GEO), einer zwischenstaatlichen internationalen
verbessern. Zudem lassen sich Aufgaben schneller erledi- Organisation zur globalen Koordinierung in der Erdbeob-
gen, wenn Daten einfacher zwischen öffentlichen Verwal- achtung, deren Sekretariat bei der World Meteorological
tungen ausgetauscht werden. Fernerkundungsdaten kön- Organization (WMO) in Genf angesiedelt ist. GEOGLAM ist
nen eine einheitliche technische Basis zur Erfüllung von innerhalb von GEO für die Fernerkundung im Bereich der
Berichtspflichten bieten und ein schnelleres Sichten und Landwirtschaft zuständig.
Finden von planungsrelevanten Fachdaten ermöglichen. Sie
ermöglichen in manchen Fällen sogar eine Verbesserung Die Initiative bündelt globale Erdbeobachtungsdaten ins-
der Rechtssicherheit, da die Aktualität der Unterlagen auf besondere zur satellitengestützten Vegetationsbeobachtung
allen Verwaltungsebenen gleich ist. Fernerkundungspro- zur Ertragsprognose. Sie erarbeitet Guidelines zur Anwen-
dukte können umfangreiche Informationen für die Behör- dung dieser Daten für nationale und regionale Bedarfe und
de, aber auch für die Öffentlichkeit liefern. Lassen sich die koordiniert Capacity-Building-Aktivitäten. Ein Produkt
Daten vor dem Hintergrund des Datenschutzes veröffentli- von GEOGLAM ist der Crop-Monitor, der aus den weltweit
chen, kann dies die Transparenz der Verwaltung erhöhen. verfügbaren Daten Informationen zum Status der fünf
Abbildung 1: Schematische Darstellung von Beobachtungssystemen zur Erfassung des Zustandes der Atmosphäre. Weltweit werden in der Zentrale
des DWD Messdaten von Satelliten, Verkehrsflugzeugen, Schiffen, Wasserbojen, Wetterballons (Radiosonden), Wetterradaren, Wetterwarten und
Landstationen gesammelt und weiterverarbeitet. (Quelle: World Meteorological Organization (WMO); DWD; aus Broschüre Agrarmeteorologie,
1651/2017, BZL, Bonn)
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Hauptanbaufrüchte in den Hauptproduktionsgebieten der 1) Landüberwachung
Erde zusammenführt und aufbereitet. Die Informationen 2) Überwachung der Meeresumwelt
werden an das bei der Food and Agriculture Organization 3) Katastrophen- und Krisenmanagement
(FAO) angesiedelte Agrarmarktinformationssystem AMIS 4) Sicherheitsanwendungen
weitergegeben. Ziel ist es, die Markttransparenz zu erhöhen 5) Überwachung der Atmosphäre
und Spekulationen auf Nahrungsmittel zu verringern. Der 6) Überwachung des Klimawandels
Early-Warning-Crop-Monitor soll insbesondere in Ländern
mit problematischer Ernährungssicherheit frühzeitig auf Die gewonnenen Daten, Analysen, Vorhersagen und Karten
mögliche Krisen in der Pflanzenproduktion aufmerksam werden der Öffentlichkeit größtenteils kostenlos zur Verfü-
machen. gung gestellt.
Das BMEL unterstützt derzeit den Aufbau von GEOGLAM Die Auflösung der Kartendienste orientiert sich dabei in der
durch finanzielle Mittel für die GEOGLAM-Programmkoor- Regel an Fragestellungen im europäischen Maßstab. Auf na-
dination. tionaler Ebene sind höhere Auflösungen möglich, nationale
Dienste sind derzeit nicht etabliert.
2.5.2 Das Copernicus-Programm Auf der Website von CODE-DE (https://code-de.org/) kann
die interessierte Öffentlichkeit in Deutschland auf die Da-
der EU ten und Dienste von Copernicus zugreifen. Darüber hinaus
bietet CODE-DE auch die Möglichkeit zur Online-Verarbei-
Die EU hat gemeinsam mit der Europäischen Weltraumor- tung der Copernicus-Daten.
ganisation (ESA) im Jahr 1998 die GMES-Initiative (Global
Monitoring for Environment and Security: Globale Um- Im September 2017 hat die Bundesregierung ihre eigene
welt- und Sicherheitsüberwachung) gegründet. Ziel war es, Copernicusstrategie veröffentlicht. Sie formuliert die Ziele
ein langfristig agierendes europäisches Erdbeobachtungs- Deutschlands für Copernicus und identifiziert Handlungs-
zentrum zu entwickeln. felder (s. Einleitung S. 2). Die Strategie dient als Orientierung
bei der Gestaltung nationaler und internationaler Maß-
Die Initiative wurde fortwährend weiterentwickelt und im nahmen. Das BMEL trägt mit verschiedenen Maßnahmen
Jahr 2012 dann in Copernicus umbenannt und mit einem substanziell zur Umsetzung der Strategie bei.
Programm zur Umsetzung auf EU-Ebene ausgestattet. Von
2014 bis April 2018 sind sieben eigene Satelliten in Betrieb Mit dem Copernicus-Programm steht eine für die Land-
genommen worden. Weitere Satellitenstarts sind bis 2021 wirtschaft interessante Satellitenkonstellation aus einem
geplant. Radar- und einem optischen System bereit. Sie bestehen
aus jeweils zwei baugleichen Satelliten. Damit können alle
Die Informationsgewinnung von Copernicus besteht aus zwei Tage aktuelle Informationen über die Entwicklung
zwei Hauptkomponenten: der Vegetationsbestände mit Hilfe wolkendurchdringender
Radartechnik gewonnen werden. Alle drei bis vier Tage wer-
→ Weltraumgestützte Beobachtungssysteme (eigene den die Flächen von den optischen Systemen (Sentinel 2)
Sentinel-Satelliten sowie Mitnutzung vorhandener überflogen, sodass die Chancen, eine wolkenfreie Aufnahme
Erdbeobachtungssysteme) zu erhalten, deutlich gesteigert werden. Sentinel 2 ist damit
→ Boden-, See- und luftgestützte Beobachtungssysteme für die Landwirtschaft von großer Bedeutung.
(Flugzeuge, Drohnen, Messbojen …)
Im Rahmen des Copernicus-Programms wurden auch zwei
Das Ziel von Copernicus ist es, umfassende und aktuelle Satellitensysteme entwickelt, die speziell auf die Erkundung
Informationen über den Zustand der Erde zu liefern. Die der Ozeane ausgerichtet sind. Die beiden baugleichen Satel-
Potenziale hierzu sind sehr vielseitig. Mit der Auswertung liten Sentinel-3A und 3B erfassen kontinuierlich die Höhe
der Daten von Copernicus lässt sich für die verschiedensten des Meeresspiegels, die Temperatur der Land- und Meeres-
Bereiche Nutzen generieren, unter anderem bei der Über- oberflächen sowie die unterschiedlichen Chlorophyll- und
wachung des Klimawandels, der Städteplanung, der Früh- Schwebstoffgehalte der Meere. Die Messergebnisse dienen
erkennung von Naturkatastrophen oder auch der Abschät- sowohl maritimen Vorhersagediensten, der Überwachung
zung des Ertragspotenzials land- und forstwirtschaftlicher der Umwelt sowie der Gewinnung von Klimadaten und
Flächen und Veränderungen der Flächennutzung. werden für weitergehende Analysen hinsichtlich der
Copernicus stellt insbesondere für die Aufgaben der Eu- klimatischen Einflüsse auf die Fischbestände vom Thünen-
ropäischen Institute Informationen bereit. Von zentraler Institut (TI-SF) verwendet.
Bedeutung sind folgende Kerndienste:
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Im Vergleich zu den meisten existierenden Fernerkun- Der ZKI-DE Service beinhaltet:
dungsmissionen sind die Daten kostenfrei und in einer
hohen räumlichen (10 bis 20 m), spektralen und zeitlichen → Bereitstellung von Kriseninformationsprodukten für
Auflösung verfügbar. Das ermöglicht neuartige Datenpro- Katastrophen und große Unglücksfalle, z. B. aktuelle
dukte, die auch und insbesondere für kleinstrukturierte Satellitenbilder und Schadensanalysen
landwirtschaftliche Betriebe interessant sein können. → Fernerkundungsprodukte für deutsche Sicherheitsbe-
hörden, z. B. bei Großveranstaltungen, Entführungen im
Ausland, politischen Gipfeln etc.
2.5.3 Zentrum für satellitengestützte → Beratung über Möglichkeiten des Einsatzes von Ferner-
Kriseninformation im kundungstechnologie
→ Schulung in der Anwendung von Fernerkundungstech-
Geschäftsbereich des BMI (ZKI) nologie und fortlaufende Information über die techno-
logischen Neuerungen.
Der ZKI-DE Service ermöglicht Bundesbehörden die kurz-
fristige Beschaffung und Analyse aktueller Geoinformati-
onen und bietet somit der öffentlichen Verwaltung neue 2.5.4 IMAGI
Handlungsoptionen. Diese innovative Zusammenarbeit
zwischen dem Bundesministerium des Innern (BMI) und Der interministerielle Ausschuss für Geoinformationswesen
dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) (IMAGI) ist ein Arbeitskreis der Bundesregierung, der eine
bedient den Bedarf der Bundesbehörden nach aktuellen ressortübergreifende Koordinierung des Geoinformations-
veredelten Fernerkundungsdaten in Krisenfällen und zur wesens entwickelt. Er trägt dafür Sorge, dass die Belange des
Unterstützung der zivilen und öffentlichen Sicherheit. Ab Geoinformationswesens bei politischen Entscheidungen
dem Jahr 2021 wird das Bundesamt für Kartographie und berücksichtigt werden. Das BMEL ist Mitglied im IMAGI.
Geodäsie (BKG) ZKI-DE-Serviceelemente bereitstellen.
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Der IMAGI koordiniert seit dem Jahr 1998 auf Bundesebene INSPIRE-Richtlinie
ressortübergreifende Fragestellungen im Bereich des Geo-
informationswesens. Die Federführung liegt beim Bundes- Eine weitere Aufgabe des IMAGI ist die einheitliche Umset-
ministerium des Innern. Der IMAGI hat die Aufgabe, die zung der europäischen Richtlinie INfrastructure for SPatial
Bundesverwaltung bei der Bereitstellung und Nutzung von InfoRmation in Europe (INSPIRE) der EU (Fundstelle: http://
Geodaten zu unterstützen. Dazu verbessert er den Zugang inspire.ec.europa.eu/) und der daraus folgenden nationalen
zu Geoinformationen über das Geodatenportal. Zudem Gesetze (GeoNutzV, GeoZG) in der Bundesverwaltung. Hier-
bringt er gemeinsam mit Ländern und Kommunen den mit werden Chancen für die gesamte Wirtschaft eröffnet. So
Aufbau der Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) kann der IMAGI die Rahmenbedingungen für den Zugang
voran. der Wirtschaft und der Wissenschaft zu Geoinformationen
des Bundes verbessern. Ebenso wird die Entwicklung neuer
Eine weitere zentrale Aufgabe besteht darin, die Position Dienste und Technologien erleichtert. Ein weiteres Ziel ist,
des Bundes im Geoinformationsbereich in ressort- und die Transparenz über Geoinformationen und -dienste zu
verwaltungsebenen-übergreifenden Gremien abzustim- erhöhen.
men. Im IMAGI werden beispielsweise Positionen des Bun-
des im Lenkungsgremium GDI-DE abgestimmt (s. Glossar).
Darüber hinaus wirkt der Ausschuss gemeinsam mit allen
Beteiligten bei der Umsetzung der nationalen Geoinforma-
tionsprogramme mit. Zudem erstellt er alle vier Jahre den
Geofortschrittsbericht der Bundesregierung.
Der Ausschuss trägt außerdem dafür Sorge, dass die natio-
nalen und grenzüberschreitenden Bedarfe beim Geoinfor-
mationswesen berücksichtigt werden.
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Abbildung 2: Zusammensetzung im IMAGI (Quelle: BMI https://www.bmi.bund.de/DE/themen/
moderne-verwaltung/geoinformationen/imagi/imagi-node.html)
193 PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG Bedarf und Potenzial 20
PROGRAMM ZUR FERNERKUNDUNG | CHANCEN FÜR LAND-, FORST- UND FISCHEREIWIRTSCHAFT, FÜR POLITIK UND VERWALTUNG
3.1 Inhaltliche Bedarfsanalyse
Fernerkundungsinformationen haben in der Land- und tationsbestände zum Teil noch recht spärlich sind. Dadurch
Forstwirtschaft mindestens zwei wichtige Nutzergruppen: wird das Messsignal stark vom Boden beeinflusst. Aktuell
wird untersucht, ob die Nachteile der optischen Fernerkun-
a) Betriebe, die aktuelle Informationen zur Unterstützung dung hinsichtlich des Pflanzenwachstums in dieser Zeit
der Bestandsführung einsetzen wollen durch Radarfernerkundung kompensiert werden können.
b) Behörden und Institutionen, die an großräumigen
Informationen und der Veränderung von Zuständen Im Bereich Pflanzenschutz können insbesondere optische
(Monitoring) und historischen Informationen interes- Fernerkundungsinformationen eingesetzt werden, um die
siert sind. aktuelle Blattfläche zu ermitteln, das Pflanzenwachstum
räumlich differenziert zu überwachen und so die Aus-
Fernerkundungsinformationen können auch einen Schub bringung von Pflanzenschutzmitteln teilflächenspezifisch
für die Digitalisierung in der Landwirtschaft leisten. anzupassen.
Während in der Praxis die Technik für eine teilflächenspe-
zifische Bewirtschaftung in vielen Bereichen verfügbar ist, Für behördliche und institutionelle Anwendungen sind
fehlt es an den Basisinformationen, die die Unterschiede im Fernerkundungsdaten besonders geeignet, um die Flächen-
Bestand visualisieren und lokalisierbar machen. Durch die statistik zu unterstützen. Dabei lassen sich mit den Ferner-
Copernicus-Daten können diese Basisinformationen nun kundungsdaten die angebauten Kulturen (in Anlehnung an
bereitgestellt werden. Dadurch können Betriebe, die bisher die Agrarstatistik) bis auf Schlagebene erfassen und über
Investitionen in Precision Agriculture vermieden haben, die Jahre Informationen zur flächenscharfen Fruchtfolge
Vor- und Nachteile der Technologie besser erkennen, diese ermitteln.
kennenlernen und ggf. nutzen.
Für den Bereich Grünland lassen sich aus den Ferner-
Ein Bedarf nach einer Weiter- oder Neuentwicklung von kundungsdaten die Häufigkeiten von Schnitten und die
fernerkundungsbasierten Diensten zur Landwirtschaft für Mahdtermine besser ableiten. Daraus können indirekt
die öffentliche Verwaltung besteht insbesondere in den Aussagen zur Nutzungsintensität und Qualität des Grün-
Bereichen landes entwickelt sowie Schätzungen zu Feldfuttererträgen
abgeleitet werden.
→ staatliches Monitoring
→ hochaufgelöste Flächenstatistik (Gemeindeebene und Die Ableitung der Nutzungsart (Wiese oder Weide) und
besser) -intensität (Schnitthäufigkeit bzw. Weidetage) im Grünland
→ Etablierung von Prognose- und Frühwarnsystemen wäre sinnvoll, um den aktuellen Zustand des Grünlands
(z. B. bei Pilzkrankheiten, Hochwasser und Trockenheit). besser zu beschreiben. Außerdem wären
Ackerbau/Grünland → eine Identifizierung von naturschutzfachlich wertvollen
Grünlandbeständen
Die Einsatzmöglichkeiten von Fernerkundungsinformatio- → die Unterstützung der Kontrolle von Agrarumweltpro-
nen in der praktischen Landwirtschaft hängen immer auch grammen
von der Datenverfügbarkeit ab. Da z. B. die Düngung tenden- → die gezielte Förderung von biologischer Vielfalt (Bio-
ziell immer früher im Jahr durchgeführt wird, ist die Anwen- diversität) möglich.
dung von optischen Fernerkundungsdaten problematisch,
da einerseits die Sonnenstände noch relativ niedrig sind und Als ein wichtiges Instrument für die öffentliche Verwaltung
einen großen Schattenwurf erzeugen, andererseits die Vege- wäre die Ernteertragsüberwachung bzw. Überwachung
21Sie können auch lesen
