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CropWatch

 

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CropWatch - Informationssystem zur Prozesskontrolle und -analyse in der Pflanzenproduktion


Verbundpartner

Professur Pflanzenzüchtung INRES Uni Bonn
Andreas Honecker, Dr. Henrik Schumann, Prof. Jens Léon

Professur Geodäsie IGG Uni Bonn
Diana Becirevic, Dr. Lasse Klingbeil, Prof. Heiner Kuhlmann

terrestris GmbH & Co. KG
Kai Volland, Andreas Schmitz, Steffi Forberig, Hinrich Paulsen


Projektträger

BLE
Laufzeit  3 Jahre von 2016 - 2019
Fördersumme  766.356 €


Ziel des Projektes

Ziel des Projekts war die Entwicklung eines funktionsfähigen Demonstrators eines Informationssystems zur Prozesskontrolle und -analyse in der Pflanzenproduktion.Es besteht im Wesentlichen aus einem serverbasierten Datenmanagementsystem mit integrierten Möglichkeiten zur Aufnahme, Speicherung, Prozessierung und Auswertung von Daten unterschiedlichster Herkunft aus dem Pflanzenproduktionsprozess. Es bedient sich zweier Digitalkameras, die an einem Traktoranbaugerät und an einem unbemannten Fluggerät montiert sind und während der Bewegung aus unterschiedlichen Höhen Bilder von Pflanzenbeständen liefern, und einer Wetterstation, die standortspezifische Wetterdaten tagesaktuell ermittelt. Daten zu den Eigenschaften des Pflanzenstandortes, der Bewirtschaftung und der Ernteergebnisse werden vom Nutzer bereitstellt. Aus zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Bildern werden geometrische und radiometrische Daten extrahiert und mittels neuer Algorithmen pflanzenproduktionsrelevante Vegetationsparameter abgeleitet, Informationen zu Pflanzenstandort, wachstumslimitierenden Witterungsszenarien, zum Pflanzenzustand und zur Ertragsbildung generiert sowie Analyseergebnisse webbasiert und nutzerbezogen visualisiert.

Innerhalb von 5 Arbeitspaketen wurden die Messplattformen realisiert, aus den Rohbilddaten Punkt- und Farbinformationen extrahiert und die Vegetationsparameter abgeleitet, die wissens-, regel- und datenbasierten Informationen zu Pflanzenstandort, Witterungsszenarien, Pflanzenzustand und Ertragsbildung generiert und das die Rohdaten aufnehmende, synchronisierende, speichernde, prozessierende sowie auswertende und im Web visualisierende Datenmanagementsystem entwickelt.

Nutzer sind Landwirte, Lohnunternehmer und Beratungsunternehmen, die den Pflanzenproduktionsprozess ressourceneffizienter gestalten wollen und Pflanzenzüchter, die das Wachstum und die Ertragsbildung einer Vielzahl von Parzellen im Zuchtgarten besser charakterisieren wollen, um ressourceneffizientere Sorten zu züchten.


Der Versuchsplan


Neue Vegetationsdaten – Aufnahme von RGB-Bildern und Prozessierung

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Bodennahe Bilder vom Weizen in Klein-Altendorf aus 1,8 m Höhe vom Traktor

 

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Weizen Klein-Altendorf 16.12.2016

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Weizen Klein-Altendorf 14.03.2017

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Weizen Klein-Altendorf 28.03.2017

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Weizen Klein-Altendorf 12.04.2017

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Weizen Klein-Altendorf 25.04.2017

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Weizen Klein-Altendorf 09.05.2017

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Weizen Klein-Altendorf 23.05.2017

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Weizen Klein-Altendorf 06.06.2017

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Aus Traktorbildern automatisiert neue Pflanzenparameter
 
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Aus Luftbildern geo-referenziert und verzerrungsfrei Orthophotos und 3D-Punktewolken



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Orthophoto Weizen Klein-Altendorf 28.03.2017
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Orthophoto Weizen Klein-Altendorf 26.04.2017
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Orthophoto Weizen Klein-Altendorf 24.05.2017
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Aus 3D-Punktewolken automatisiert neue Pflanzenparameter

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Nutzung der entscheidenden Informationen im landwirtschaftlichen Pflanzenpoduktionsprozess

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Datenintegration mittels Datenbank und geografischem Informationssystem
"Datenmanagement- und Informationssystem CropWatch" (Web-Client)


 

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Web-Client "CropWatch"
zum Zweck von Aufnahme, Strukturierung, Sicherung, Management und Visualisierung aller Daten des Pflanzenproduktionsprozesses, inclusive Bildern von UAVs und Phenomobiles, mittels Tabellen, Grafiken oder Karten und Export für externe statistische Analyse.

 

 Video CropWatchInAction

Video Vorstellung des Projektes im BMEL am 19.12.2019 durch Dr. Henrik Schumann


Eigenschaften
Lauffähig auf eigenen PCs oder Servern sowie in der Cloud.
Daten bleiben beim Anwender.
Anpassungsfähig an Einzelnutzer, kleine Arbeitsgruppen oder größere Institutionen.
OpenSource.

Zweck allgemein
Generierung von raum- und zeitbezogenen Informationen aus dem Pflanzenproduktionsprozess.
Kontrolle und Analyse des Pflanzenproduktionsprozesses.
Entscheidungsunterstützung.

Zielgruppe Landwirte
Kontrolle und Analyse des Pflanzenproduktionsprozesses.
Entscheidungsunterstützung.
Informationsbasiertes Bewirtschaftungszonenmanagement.
Hot-Spot-Präzisionspflanzenschutz.
GPS-geführter Traktor- und Maschineneinsatz (Beete und Spuren).
Flächenmanagement inclusive Umwelt- und Naturschutzmaßnahmen.

Zielgruppe landwirtschaftlicher Versuchsansteller
(Wissenschaft, Pflanzenzüchtung, Prüfung, Beratung)

Kontrolle und Analyse des Pflanzenproduktionsprozesses.
Entscheidungsunterstützung.
Flächenmanagement von Jahr zu Jahr (Versuchsbetriebe).
Boden- und Klima-Information-gestützte Versuchsplanung.
GPS-unterstützte Versuchsanlage und -durchführung.
Bildbasierte Pflanzencharakterisierung (Phänotypisierung).
Witterungsbasierte Pflanzencharakterisierung (Phänotypisierung zu Trockenstress, Hitzestress, Kältestress).
Versuchsdatenmanagement und -auswertung unter Berücksichtigung von Witterung und Bodenbedingungen.

Zielgruppe umweltbezogener Akteure im ländlichen Raum
(Individualpersonen, Initiativen, Verbände, Organisationen, Behörden)

Raumbezogene Kartierung und Informationsbereitstellung zu
Umwelt (Boden, Wasser, Luft, Schutzgebiete), Natur (Arten, Schutzgebiete), Infrastruktur (Straßen, Energieleitungen und Windräder, Gewässer, Bebauung, Märkte, Menschen).
Gemeinsam zu nutzendes Diskussions- und Planungsinstrument zur zielführenden Befriedigung aller Bedürfnisse.

 

Status 17.02.20 Henrik Schumann

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