Projekt



Das Verbundprojekt besteht aus den drei Teilprojekten (TP) „Boden“, „Pflanze“ und „Ertrag“.



Während der Feldkampagnen werden im TP „Boden“ Geländespektren gemessen und Bodenproben entnommen. Die Proben werden im Labor bodenchemisch und –physikalisch analysiert und es werden Reflexionsmessungen durchgeführt. Die Quantifizierung relevanter Bodenparameter aus den Laborreflexionsspektren erfolgt unter Verwendung unterschiedlicher empirisch-statistischer Verfahren. Im Anschluss soll eine Quantifizierung relevanter Bodenparameter aus Hyperspektraldaten vorgenommen werden. Im TP sollen außerdem Methoden entwickelt werden, die eine Berücksichtigung von Störgrößen wie Ernterückständen oder auflaufender Vegetation ermöglichen, um deren Einfluss auf das Reflexionssignal der Böden zu eliminieren. Eine Validierung dieser Ansätze erfolgt mittels Terrestrischem Laserscanning (TLS). Abschließend werden die entwickelten Modelle auf simulierte EnMAP-Spektren übertragen.






Im TP „Pflanze“ werden Referenzdaten für die Methodenentwicklung zur Grundnährstoff-versorgung, der davon abhängigen pflanzlichen Nährstoffversorgungszustände sowie korrespondierenden spektrometrischen Daten erhoben. Es sollen Interkorrelationen zwischen den verschiedenen Nährstoffparametern sowie deren Einfluss auf die Spektralsignaturen identifiziert werden, um Stör-Effekte durch Pseudo-Korrelationen in den zu entwickelnden multivariaten Ableitungsmodellen zu vermeiden. Aufbauend werden valide multivariate Ableitungsverfahren zur Quantifizierung pflanzlicher Nährstoffversorgungszustände bei bodenbürtig differenzierter Grundnährstoffverfügbarkeit entwickelt. In einem weiteren Schritt erfolgt die Übertragung und Anpassung der Ableitungsverfahren auf flugzeuggestützte Hyper-spektraldaten unter Berücksichtigung simulierter EnMAP-Spektren sowie die Validierung der Modellalgorithmen.






Ein erster Arbeitsschritt im TP „Ertrag“ umfasst die Anpassung des Ertragsmodells APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) an die Bedingungen der Versuchsflächen. Feldkampagnen werden zur Geländespektrometrie (Penta-Spek und NIRS) und Probennahme durchgeführt. Während der gesamten Projektlaufzeit erfolgen außerdem der Betrieb und die Fortschreibung der Ertragsprojektionen zur Erfassung von Referenzdaten für die Ertrags-modellierung. Eine Ableitung von räumlichen Datensätzen der Höhe des Pflanzenbestandes sowie die Modellierung des Bedeckungsgrades und der Biomasse soll aus TLS-Daten vorgenommen werden. Die Bestimmung von Boden- und Bestandesparametern aus den Spektraldaten soll mittels Strahlungstransfermodellinvertierung erreicht und die Kopplung der Parameter aus den simulierten EnMAP Daten mit dem Modell ASPIM ermöglicht werden. Abschließend erfolgt eine Validierung mit Ertragsprojektionen.






Im weiteren Verlauf des Projektes sollen die entwickelten Modelle schrittweise in die EnMAP-Box eingebunden werden. Zum Erreichen der Projektziele und zur Nutzung von Synergien kooperiert das Verbundprojekt mit zwei weiteren Projekten im Rahmen der EnMAP-Vorbereitung.

  • Verbundprojekt „EnMAP BMP“ („Methoden zur fernerkundlichen Quantifizierung des Biomethanpotentials landwirtschaftlicher Kulturflächen unter spezieller Berück-sichtigung der EnMAP-Mission“) - Universität Trier und Universität Bonn (->)
  • EnMAP-Projekt „Methoden zur Ableitung des funktionellen Zusammenhanges ökosystemarer Prozesse in hyperspektralen Daten unterschiedlicher räumlicher Auflösung“. - Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig


Laufzeit: 01.11.2010 - 31.10.2013

Finanzierung: Bundesministerium für Wirtschft und Technologie / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)