Ideenaufruf der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR: „Entwicklung innovativer Methoden und Dienste für die kommerzielle Nutzung von EnMAP-Daten“

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR lädt interessierte Unternehmen und Einrichtungen ein, Projekte für den Ideenaufruf „Entwicklung innovativer Methoden und Dienste für die kommerzielle Nutzung von EnMAP Daten“ vorzuschlagen. Ziel ist es, das kommerzielle Potenzial dieser hyperspektralen Daten aufzuzeigen und eine kommerzielle Verwertung vorzubereiten. In diesem Rahmen sollen innovative Methoden und Demonstratoren basierend auf hyperspektralen Erdbeobachtung entwickelt werden. Dies soll auch im Hinblick auf die zukünftig operationelle Copernicus-Mission CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission) geschehen.

Projektideen sind bis zum 15. Juli 2024 einzureichen. Bei Fragen kontaktieren sie bitte folgende Adresse: erdbeobachtung@dlr.de

Informationen zu möglichen landwirtschaftlichen Anwendungen sind aufgeführt unter

https://www.enmap.org/science/applications/agricultural_land/.

Den Ideenaufruf finden Sie hier:

EnMAP komm Ideenwettbewerb

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Raumfahrt für gesündere Böden und eine nachhaltige Landwirtschaft

Von der Landwirtschaft über die biologische Vielfalt bis hin zur Klimaresistenz - die Gesundheit des Bodens ist eine wichtige Grundlage für unsere Existenz und darf nicht übersehen werden. Da diese wertvolle Ressource durch Degradation, Verschmutzung und nicht nachhaltige Bewirtschaftung bedroht ist, werden in der gesamten EU konzertierte Anstrengungen zum Schutz der Bodengesundheit unternommen. Das EU-Raumfahrtprogramm spielt dabei eine wichtige Rolle, indem es die vielen Initiativen unterstützt, die auf die Wiederherstellung dieser wichtigen Ressource abzielen, die sich unter unseren Füßen befindet.

Karte der Bodenfeuchtigkeit in Europa. Quelle: CLMS (Copernicus Land Monitoring Service)

Die Bedeutung von Böden für Landwirtschaft, Biodiversität und Klimaschutz

Böden sind die Grundlage der Landwirtschaft, sichern das Wachstum und die Verfügbarkeit von Nutzpflanzen und den Lebensunterhalt von Landwirten. Sie sind voller Leben und beherbergen einen erheblichen Teil der weltweiten biologischen Vielfalt. Als zweitgrößter Kohlenstoffspeicher (nach den Ozeanen) spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Eindämmung des Klimawandels.

Doch trotz ihrer Bedeutung sind die Böden durch nicht nachhaltige Bodenbewirtschaftung und andere menschliche Aktivitäten in nie dagewesenem Maße bedroht. Ein Drittel der weltweiten Böden ist bereits geschädigt, und wenn sich die derzeitigen Trends fortsetzen, könnte die Bodenerosion bis 2050 zu einem erheblichen Rückgang der Ernteerträge führen. Als Reaktion auf diese Bedrohungen gibt es weltweit Bemühungen, die Böden wiederherzustellen und zu schützen.

Allein in Europa werden derzeit über 60 % der Böden als ungesund eingestuft. Wenn man darüber nachdenkt, wie Raumfahrt-Technologien, insbesondere das EU-Raumfahrtprogramm, dazu beitragen können, diese Böden zu beobachten und wiederherzustellen, fällt einem der Copernicus Land Monitoring Service (CLMS) ein. CLMS bietet unter anderem Produkte zur Bodenfeuchtigkeit, die in der Landwirtschaft, der Wasserwirtschaft, der ökologischen Modellierung und dem Naturschutz Anwendung finden.

EU-weite Aktivitäten zur Wiederherstellung der Böden

Das EU-Bodenüberwachungsgesetz ist ein neuer Rechtsakt, mit dem eine Standardmethode für die Wiederherstellung der Bodengesundheit in der gesamten EU eingeführt werden soll. Der Vorschlag wurde im Juli 2023 eingebracht und wird derzeit im Europäischen Parlament diskutiert. Die vorgeschlagenen Rechtsvorschriften würden die Mitgliedstaaten verpflichten, eine Reihe von Maßnahmen zur Überwachung des Zustands ihrer Böden durchzuführen. Sie wären angehalten, Daten über den Zustand der Böden zu erheben und diesen innerhalb von fünf Jahren nach einer EU-weit harmonisierten Methode zu bewerten. Um dies zu erreichen, werden in dem Vorschlag verschiedene Quellen für Bodendaten zusammengeführt, um Leitlinien für die von den Mitgliedstaaten zu erhebenden Variablen bereitzustellen, darunter auch Bodenproben aus der EU-Rahmenerhebung über die Bodennutzung und -bedeckung (LUCAS) und Daten aus Copernicus. Durch die Kombination dieser Ressourcen will die EU ein einheitliches Verständnis der Bodengesundheit in den Mitgliedstaaten schaffen und letztlich auf das ehrgeizige Ziel gesunder EU-Böden bis 2050 hinarbeiten.

Die EU-Bodenbeobachtungsstelle

Aber bei den Böden in der EU tut sich noch mehr. Die EU-Bodenbeobachtungsstelle (EUSO) bietet eine dynamische Plattform, die politischen Entscheidungsträgern und einer breiteren Gemeinschaft von Bodennutzern Bodenwissen zur Verfügung stellt. Das EUSO erstellt Berichte zu kritischen Themen wie dem Pestizidgehalt in Böden und stellt innovative Instrumente wie das Soil Health Dashboard zur Verfügung - eine interaktive Plattform zur Überwachung der Umsetzung der Bodenpolitik und zur Bereitstellung zugänglicher Daten zur Bodengesundheit in der EU.

Mit den von ihm gesammelten und bereitgestellten Informationen unterstützt das EUSO die EU-Politik, insbesondere die des Europäischen Green Deal, indem es dafür sorgt, dass die politischen Entscheidungsträger die besten und aktuellsten Informationen über den Zustand der Böden in der EU nutzen. Die Beobachtungsstelle unterstützt auch die laufenden Diskussionen über das neue EU-Bodenüberwachungsgesetz. In ähnlicher Weise leistet Copernicus einen wichtigen Beitrag zum EUSO, indem es wichtige Daten zur Verfügung stellt.

Wie Copernicus-Satellitendaten die Bodenüberwachung unterstützen

Sowohl die Sentinel-1 als auch die Sentinel-2-Satelliten spielen bei der Bodenüberwachung in der EU eine wichtige Rolle. Sentinel-2 liefert multispektrale Bilder der Erdoberfläche, wobei die Wiederholungszeit von fünf Tagen eine genaue Überwachung von Veränderungen ermöglicht. Diese Daten sind von entscheidender für die Überwachung der Bodengesundheit, indem sie den Gehalt an organischer Substanz (OM), den Salzgehalt des Bodens, die Bodenfeuchtigkeit sowie Gesundheit und Stress von Pflanzen messen. Sentinel-1 ist mit der SAR-Technologie (Synthetic Aperture Radar) ausgestattet und liefert hochauflösende Radarbilder der Erdoberfläche, mit denen Daten zur Bodenfeuchtigkeit gemessen werden können. Dies ist entscheidend für die Beurteilung des Bewässerungsbedarfs, die Erkennung von Dürren und die Vorhersage landwirtschaftlicher Erträge.

Gesündere Böden durch die Kombination von Copernicus und Galileo

Der Schutz des Bodens muss kein reines Copernicus-Projekt sein. Andere Komponenten des EU-Raumfahrtprogramms wie Galileo können ebenfalls eine Rolle spielen, insbesondere wenn es um die Verbesserung landwirtschaftlicher Verfahren geht. In Kombination mit Copernicus kann Galileo den Landwirten helfen, indem sie Lösungen wie die Steuerung von Landmaschinen und die Präzisionslandwirtschaft unterstützen. Dies ist für die Landwirte wichtig: Wenn Satelliten-Erdbeobachtung dabei helfen kann, genau zu bestimmen, wie viel Dünger oder Pestizide in einer bestimmten Stelle einer Parzelle benötigt werden, dann kann das europäische Navigationssystem dabei helfen, Traktoren zu lenken und zielgerichtet nur die Mengen auszubringen, die an einem bestimmten Ort benötigt werden, und so zur allgemeinen Gesundheit des Bodens beitragen. Galileo wird auch dabei helfen, die Effizienz der Saatgutausbringung zu maximieren, was zu höheren Erträgen und einer höheren Produktion führt.

Zum vollständigen Artikel des Copernicus Observer:

https://www.copernicus.eu/en/news/news/observer-caring-our-soils-eu-space-programme

Projekt RoBivaL: Vergleich von Landwirtschafts- und Weltraumrobotik in Bezug auf Bodeninteraktion und Fahreigenschaften

Mobile Roboter werden zunehmend in der modernen Landwirtschaft eingesetzt, zum Beispiel bei Aussaat oder Beikrautbekämpfung. Ein wichtiges Kriterium für den Einsatz von Robotersystemen auf dem Feld ist das autonome Arbeiten der Maschinen, die bei ihrer Arbeit möglichst selbstständig agieren und während der Fahrt nur minimal in den Boden eingreifen sollen. Das Projekt RoBivaL hat verschiedene Konzepte der Roboterfortbewegung aus der Weltraumforschung und aus landwirtschaftlichen Anwendungen in Experimenten unter landwirtschaftlichen Bedingungen verglichen. Die Raumfahrt-Expertise in dem Kooperationsvorhaben kam vom Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), jene aus der Landwirtschaft von der Hochschule Osnabrück.

In den Experimenten kamen vier Robotersysteme zum Einsatz, von denen zwei (Artemis & SherpaTT) ihren Ursprung in der Raumfahrt haben und zwei weitere (Naio Oz & BoniRob) speziell für den landwirtschaftlichen Bereich entwickelt wurden. Die Wissenschaftler untersuchten, wie die Roboter sich auf landwirtschaftlichen Flächen bewegten und welche bodenschonenden Eigenschaften sie dabei aufwiesen. Ebenso führten die Projektmitglieder Lokomotionsexperimente durch, um das allgemeine Fahrverhalten, die Zugkraft, die Fähigkeit zur Hindernisüberwindung und die Bodeninteraktion zu analysieren. Sie berücksichtigten dabei verschiedene, für das Einsatzgebiet typische Bodenbedingungen, die in Bezug auf Feuchtigkeit und Dichte variierten.

Die Tests zeigten, dass die fortschrittlichen Fortbewegungskonzepte, wie sie in der Weltraumrobotik verwendet werden, auch positive Auswirkungen auf bestimmte Anforderungen in der Landwirtschaft haben, wie z. B. die Manövrierfähigkeit bei Nässe und die Bodenerhaltung. Die Ergebnisse verdeutlichen damit das Potenzial für Design-Innovationen in der Agrarrobotik – inspiriert von oder transferiert aus der Raumfahrt.

Das Journal of Field Robotics veröffentlichte die vergleichende Studie von Bodeninteraktion und Fahreigenschaften verschiedener Landwirtschafts- und Weltraumroboter in einer landwirtschaftlichen Umgebung (siehe Wirkus et al. 2024). Gefördert wurde das Projekt durch die Deutsche Raumfahrtagentur mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des INNOspace Innovations- und Transfervorhaben aus dem Nationalen Programm für Weltraum und Innovation. Weitere Informationen unter: https://www.dlr-innospace.de/projekt/robival/.