Teilflächenspezifischer Informationsservice für Landmanagement

Dieser Service nutzt spezialisierte Techniken zur Datenverarbeitung und –Kombination, um die Entscheidungsfindung bei landwirtschaftlichen und ökologischen Fragestellungen auf lokaler Ebene zu unterstützen.

Für welche Nutzergruppen wird dieser Service entwickelt?

Landwirte, Landwirtschaftliche Betriebe, Behörden, Zertifizierungsbetriebe

Wie werden die Nutzer Zugriff auf den Service und die erstellten Produkte haben?

Es handelt sich um einen kommerziellen Service. Die Produkte können bei Vista bestellt werden.

Was für Produkte wird dieser Service bereitstellen?

Der Service ist unterteilt in zwei Einzelservice, die sowohl gemeinsam, als auch voreinander unabhängig bestellt werden können. Die konkreten Produkte dieser beiden Service sind:

Ökonomischer Service: Teilflächenspezifische Bewertung des Ertragspotentials

Ökologischer Service: Teilflächenspezifische Bewertung des ökologischen Entwicklungspotentials

Wie werden die Nutzer von diesem Service profitieren?

In seiner Gesamtheit (ökologischer + ökologischer Teil) wird der teilflächenspezifische Service Landwirte darin unterstützen innerhalb ihres landwirtschaftlichen Betriebes die Greening-Auflagen der Europäischen Union zu erfüllen. Der ökonomische Teil des Services identifiziert innerhalb der landwirtschaftlich genutzten Fläche eines Betriebes Teilflächen mit fruchtartenunabhängigem, langjährig konstant niedrigem Ertragspotential. Der ökologische Teil des Services hingegen identifiziert innerhalb der landwirtschaftlichen Fläche die Bereiche mit einem hohen ökologischen Entwicklungspotential. Die Kombination dieser beiden Service ermöglicht dem Landwirt die Auswahl geeigneter Flächen die im Rahmen der Greening-Regulation aus der Nutzung genommen oder mit verminderter Intensität bewirtschaftet werden können. Als potentielle Greening-Flächen werden Teilbereiche mit einem geringen Ertragspotential und einem hohen ökologischen Entwicklungspotential klassifiziert.

Die Nutzer können die beiden Teilservice auch unabhängig voneinander nutzen. Der ökonomische Service kann Landwirte und landwirtschaftliche Bertriebe bei Landverkäufen und dem Abschluss von Pachtverträgen unterstützen. Behörden können den ökologischen Service nutzen um Flächen zu identifizieren die sich für Naturschutzmaßnahmen und ökologische Weiterentwicklung anbieten.

Welche frei verfügbaren Daten wird dieser Service nutzen?

  1. Landsat-Satellitendaten des USGS
  2. Copernicus-Satellitendaten
  3. Corine Bodenbedeckungsdaten
  4. Umweltdaten der Europäischen Umweltagentur
  5. Umweltdaten der Umweltministerien des Bundes und der Länder

Wie werden diese Daten verarbeitet?

Der Service nutzt frei verfügbare Satellitendaten um Informationen über Biomasse und Chlorophyllgehalt der Vegetation abzuleiten. Die Methoden um diese Informationen aus den Satellitendaten abzuleiten basieren auf physikalischen Modellen und erfordern eine vorherige Aufbereitung der Daten. So ist es beispielsweise notwendig die atmosphärischen Gegebenheiten und den Sonneneinfallswinkel zum Zeitpunkt der Aufnahme zu beachten und die Daten entsprechend zu kalibrieren. Im Anschluss an die Vorprozessierung wird ein Strahlentransfermodell verwendet um Pflanzenparameter, wie Blattfläche und Chlorophyllgehalt, aus den Daten abzuleiten. Das Ergebnis sind Karten, die die räumliche Variation der Blattfläche (die mit der Biomasse korreliert) und des Chlorophyllgehaltes der Vegetation zeigen. Diese Analyse wird für langjährige Zeitreihen von Satellitendaten durchgeführt. Anschließend werden in einer geostatistischen Analyse langjährig konstante Muster der Biomasse ermittelt. Das fruchtartenspezifische Ertragspotential wird dann mit Hilfe des Pflanzenwachstumsmodells PROMET ermittelt.

Im nächsten Bearbeitungsschritt werden diese Karten mit der Information über das ökologische Potential verknüpft. Eine räumliche Analyse gibt hierbei Auskunft darüber ob und welche Flächen des Betriebs innerhalb oder in direkter Nachbarschaft zu ökologisch wertvollen Flächen liegen.

Durch die Kombination aller verfügbaren Daten werden diejenigen Flächen identifiziert, die sowohl ein geringes Ertragspotential als auch ein hohes ökologisches Entwicklungspotential aufweisen. Hieraus ergibt sich die Empfehlung welche Flächen  als Greening-Flächen geeignet sind.

Wie nutzt dieser Service Linked Open Data?

Im Moment werden innerhalb dieses Services offene Datensätze in Form von Rasterdatensätzen oder Shapefiles verwendet. Der Großteil der innerhalb dieses Services verwendeten Daten ist frei verfügbar (mit Ausnahme der Feldgrenzen), jedoch noch nicht verlinkt. Das Ziel des Projektes ist herauszufinden wie sich Linked Open Data am besten für diesen Service nutzen lässt, insbesondere im Hinblick auf eine Vereinfachung der Datensuche und effizientere Datenanalyse. Die semantische Beschreibung von Linked Open Data kann dazu genutzt werden die Datenrecherche effizienter zu gestalten. Es werden verschiedene Nutzungsmöglichkeiten zur Datenanalyse im Zuge der Serviceberechnung für die neu entwickelten Linked Open Data Tools  (z.B. Strabon, Sextant oder Ontop-Spatial) getestet. Die Tools können beispielsweise dazu genutzt werden Felder zu identifizieren die bestimmte Kriterien erfüllen (z.B.: Welche Felder haben das geringste Ertragspotential und welche naturschutzfachlich relevanten Flächen befinden sich in ihrer Nachbarschaft?). Auf lange Sicht gesehen werden die Eingangsdaten für diesen Service hoffentlich als Linked Open Data zur Verfügung stehen, was eine deutliche Reduzierung der Arbeitszeit für die Datenrecherche und Analyse bedeuten würde.

Wie haben offene Datensätze diesen Service beeinflusst?

Die freie Verfügbarkeit von Datensätzen ist für diesen Service essentiell.

Der ökonomische Service basiert auf der Analyse langjähriger Reihen von Satellitenaufnahmen. Nur die freie Verfügbarkeit dieser Satellitendaten ermöglicht es diese hohe Anzahl an Aufnahmen zu nutzen und statistisch zu analysieren.

Dasselbe gilt auch für den ökologischen Service – auch dieser Service profitiert von der Vielfalt der verfügbaren Information über unsere Umwelt. Dies können beispielsweise Flächendaten von Natura2000-Gebiete sein, die Aufschluss geben über Europäische Vogel- und Naturschutzgebiete. Ein anderes Beispiel sind Informationen über lokale Biotopvorkommen, die beispielsweise das bayerische Landesamt für Umwelt erfasst. Je mehr Information frei verfügbar ist desto besser kann das ökologische Potential bewertet werden.

Wie hat die gemeinsam genutzte Plattform diesen Service verbessert?

Dieser Service basiert auf der Verarbeitung großer Mengen an Satellitenbildern. Für die ökonomische Bewertung werden für das jeweilige Untersuchungsgebiet eine große Menge frei verfügbaren Satellitendaten der letzten fünf bis zehn Jahre aufbereitet und analysiert. Dies erfordert Hardware Ressourcen und Zeit für die Prozessierung der Daten. Die Nutzung von Cloud Computing Techniken wird die Berechnung beschleunigen, wodurch auch die Bearbeitung großer Gebiete möglich und die Nutzung der verfügbaren Ressourcen flexibler wird.

Die für uns bis jetzt größte Herausforderung ist bislang...

… die Integration all dieser verschiedenen Datenquellen. Sowohl Raster- als auch Vektordatensätze müssen integriert und prozessiert werden. Hinzu kommt, dass die Verfügbarkeit dieser Datensätze schwankt. Ein gutes Beispiel für die schwankende Datenverfügbarkeit sind die Umweltdaten in Deutschland: Die Daten werden von den jeweiligen Umweltämtern der Bundesländer bereitgestellt aber es gibt keine einheitliche Form der Veröffentlichung – manche Datensätze müssen extra angefordert werden, andere sind frei verfügbar. Auch die Lizenzierung verschiedener Datensätze hat bereits Probleme verursacht – die Lizenzmodelle für Daten unterscheiden sich je nach Datenquelle und häufig wechselnde Nutzungsbedingungen müssen beachtet werden.