Landwirtschaftsforschung Aus der Luft: Gyrocopter als Frühwarnsystem für Landwirte

Trockenheit und Hitze setzen vor allem der Landwirtschaft zu. Eine Studentin von der Hochschule Anhalt will mit Hilfe moderner und hochpräziser Messtechnik Daten sammeln und den Bauern helfen.

Gyrocopter 5 min
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Di 30.07.2019 12:27Uhr 05:27 min

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In 600 Metern Höhe über Bernburg-Strenzfeld sammelt der Gyrocopter der Hochschule Anhalt auf einem Fernerkundungsflug Daten: Die braucht Sophie Prokoph für ihre Abschlussarbeit. Die 23-jährige Geoinformatikerin entwickelt in ihrer Masterarbeit ein Frühwarnsystem für Landwirte, das aus der Luft den Gesundheitszustand von Pflanzen und Ackerböden erkennen kann:

Das Ziel meiner Masterarbeit ist es, bestimmte Parameter abzuleiten wie beispielsweise die Wuchshöhe, den Nährstoffgehalt der Pflanzen, die Bodenfeuchte.

Sophie Prokoph

Damit kann man Prokoph zufolge gezielt sagen, wo zum Beispiel Dünger fehlt. Der Landwirtschaft könnten solche Daten tatsächlich helfen: Der heiße Dürresommer 2018 war vor allem für die Landwirte eine Katastrophe.

Frau steht vor einem Feld
Professor Dr. Annette Deubel Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Aufgrund der extremen und langanhaltenden Trockenheit kam es zu Ernteausfällen in Millionenhöhe. Die Dürre halt bis heute an. Besonders betroffen sind Regionen wie die um Bernburg in Sachsen-Anhalt. Sie liegt im sogenannten Mitteldeutschen Trockengebiet. Was es damit auf sich hat, erklärt Professorin Annette Deubel von der Hochschule Anhalt:

Wir sind östlich vom Harz. Die meisten Witterungsbedingungen, die Regen bringen, bei denen kommt die Luft von Westen. Der Harz fängt uns aber den Regen weg. Damit haben wir hier die niedrigsten Niederschläge in Deutschland insgesamt.

Annette Deubel

Sie erforscht auf dem 55 Hektar großen Versuchsacker direkt hinter der Hochschule die Auswirkungen der Klimakrise, die immer mehr landwirtschaftliche Betriebe bedroht.

Blick über ein Feld
Was fehlt wo auf dem Feld? Daten werden in der Höhe gewonnen Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Sie sagt, im Großen und Ganzen lägen die Erträge deutlich unter den langjährigen Durchschnitten. Zwar habe es immer mal schlechte Jahre gegeben, aber nach vier schwierigen Jahren in Folge seien die Reserven in vielen Betrieben aufgebraucht. Der Druck auf die Landwirte wächst. Sie brauchen immer genauere Informationen über den Zustand ihrer Äcker, um in Zeiten der Klimakrise schneller reagieren zu können. Informationen, die Sophie Prokoph den Bauern zukünftig liefern möchte:

So, dass die Bauern rechtzeitig erkennen, "Oh, meine Pflanze hat Trockenstress, sie braucht Wasser" oder ihr fehlt der eine oder andere Nährstoff, den man dann gezielt auftragen kann an den Stellen.

Sophie Prokoph
Junge Frau vor einem Gyrocopter
Geoinformatikerin Sophie Prokopf Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Die 23-Jährige setzt dabei auf Fernerkundung per Mini-Hubschrauber. Der kann große Flächen in kürzester Zeit überfliegen und analysieren. Das wichtigste Messinstrument der Forscherin ist dabei die eingebaute und hochauflösende Hyperspektralkamera. Damit kann Prokoph neben dem sichtbaren Licht auch das für das menschliche Auge unsichtbare infrarote und ultraviolette Licht messen. Am Ende sollen die Bauern eine eingefärbte Karte an die Hand bekommen, auf der sie genau sehen, ob ihre Feldfrüchte gerade Trockenstress oder Nährstoffmangel haben, um schnell gegenzusteuern.

Auf dem Falschfarbenbild kann man sehen, dass gesundes Getreide rot erscheint, das in Blüte stehende Rapsfeld ist hellrosa bis weiß und der Boden ist grün eingefärbt.

Sophie Prokoph
Mann mit Brille vor einem Gyrocopter
Prof. Dr. Lutz Bannehr Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Zwar gibt es bereits Satelliten, die auch mit Hyperspektralkameras ausgestattet sind. Doch Lutz Bannehr, Prokophs betreuenden Professor am Institut für Geoinformation und Vermessung der Hochschule Anhalt, hält die im Vergleich zum Gyrocopter für zu ungenau:

Vom Satelliten bekommt man nur Pixelgrößen von mindestens 100, 200 Quadratmetern. Wir sind jetzt hier in einem Bereich, der wesentlich kleiner ist. Zwei Quadratmeter ein Bildelement, ein Pixel.

Lutz Bannehr

Während der Gyrocopter in 600 Metern Höhe über dem Versuchsfeld in Bernburg seine Runden dreht, nimmt Sophie Prokoph Bodenproben direkt vor Ort, die später im Labor untersucht werden. Auch die Wachstumshöhe von Pflanzen und deren genauen Standpunkt muss sie bestimmen. Denn daraus gewonnen Informationen sind entscheidend, damit das Frühwarnsystem aus der Luft überhaupt entwickelt werden kann:

In meinen Spektraldaten sehe ich nur den Kurvenverlauf, weiß aber nicht wirklich, was der bedeutet. Wie viel Inhaltsstoffe im Boden sind oder wie feucht er ist. Das das sehe ich erst, wenn ich dazu Bezugsgrößen habe, dass ich das dann ableiten kann oder berechnen kann.

Sophie Prokoph

Später soll ein Algorithmus diese Aufgabe übernehmen und die Informationen zur Bodenfeuchte und zum Nährstoffgehalt aus den Überfliegungsdaten automatisch berechnen. Zwar steht Sophie Prokoph mit ihrem Projekt noch am Anfang, trotzdem wünscht sie sich schon jetzt, dass zukünftig viele Landwirte von ihrem Frühwarnsystem profitieren werden.

Zuletzt aktualisiert: 12. August 2019, 10:57 Uhr

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