Klassifikation von Feldfrüchten

Klassifikation von Feldfrüchten anhand von Zeitreihen von SAR- und Multispektralbildern der Sentinelmissionen

Zur Sicherstellung der Ernährung der stetig wachsenden Weltbevölkerung ist eine entsprechende Steigerung der Nahrungsmittelproduktion erforderlich. Dies ist auf unterschiedlichen Wegen möglich, einige davon können jedoch mit negativen Folgen für die Ökosysteme einhergehen (etwa Verarmung der Biodiversität durch Monokulturen). Um solche unerwünschten Trends rechtzeitig zu erkennen, bedarf es aktueller räumlicher Daten über die Bewirtschaftung von Agrarflächen. Basierend auf diesen Informationen kann eine nachhaltige Landbewirtschaftung durch politische und planerische Entscheidungen erfolgen. Vergleichen mit Begehungen vor Ort bieten moderne Satellitensensoren entscheidende Vorteile im Hinblick auf eine großflächige, schnelle, kostengünstige und aktuelle Erfassung der Landnutzung. Die Sensoren messen die Rückstreuung elektromagnetischer Wellen von der Erdoberfläche. Dabei werden verschiedene Spektralbereiche (z.B. optischer Bereich oder Mikrowellen) genutzt, in denen unterschiedliche Merkmale der Geländebedeckung messbar sind. Durch die Verwendung mathematischer Algorithmen der Mustererkennung (Klassifikatoren), kann anhand der Aufnahmen schnell und effektiv die zugrundeliegende abgebildete Landnutzung erkannt werden.

Ziel des Projektvorhabens ist eine Klassifikation landwirtschaftlicher Flächen unter Verwendung modernster Satellitenaufnahmen sowie die Entwicklung neuer Klassifikationsverfahren. Hierbei wird ein graphenbasierter statistischer Ansatz verfolgt. Das Besondere dabei ist, dass die zeitliche Entwicklung von Feldfrüchten (Phänologie) modelliert werden soll. Das Projekt wird vom BMWi im Rahmen eines Programmes zur „Vorbereitung der wissenschaftlichen und kommerziellen Nutzung der Sentinel-Missionen und nationalen Missionen“ gefördert.

Im Zuge der Untersuchung werden verschiedene europäische Gebiete betrachtet. Aufgrund der unterschiedlichen Bewirtschaftungszeitpunkte und Phänologie landwirtschaftlicher Kulturen werden mehrere Aufnahmen innerhalb einer Vegetationsperiode zur Klassifikation herangezogen (multitemporale Klassifikation). Die Aufnahmen erfolgen in der Vegetationsperiode des Jahres 2014.