Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Flächennutzung in der Landwirtschaft

Für die jährliche schlaggenaue Erfassung der Fruchtartenverteilung wurde nach einem Verfahren gesucht, das objektiver ist als die vorzugsweise genutzten überwachten Klassifizierungsverfahren auf Basis von Trainingsflächen, indem es: - multitemporale Daten der Vegetationsperiode nutzt - bei der Festlegung der Entscheidungsregeln zur Klassentrennung nicht auf die Bildinhalte der zu klassifizierenden Daten zurückgreift - neben der geometrischen und Atmosphärenkorrektur der verwendeten Daten die zeitliche Korrektur der Bildinhalte, geknüpft an den phänologischen Zustand der abgebildeten Früchte, berücksichtigt

Für die zwölf im Anbauanteil im Land Brandenburg dominierenden Ackerkulturen sind NDVI-Normkurven der phänologischen Entwicklung erstellt worden (Abbildung 1), die die Basis für die Entscheidungsvorschrift in einem neuen Algorithmus zur Klassifizierung des Anbaumusters für einzelne Anbaujahre darstellen. Sie ermöglichen damit sofort für jeden phänologischen Zustand die Extraktion der wahrscheinlichen Spektralcharakteristik einer Ackerfrucht. Bei Kenntnis des abgebildeten Entwicklungszustandes in einer neu zu interpretierenden Satellitenaufnahme kann aus der Kurve der für diesen Zustand typische Spektralwert entnommen und zur Klassifizierung verwendet werden. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass für die optimale Trennung der Fruchtarten eine jährliche Bildfolge von fünf Datensätzen zur Verfügung stehen müsste, die etwa an den Tagen 100, 135, 185, 225 und 255 des phänologischen Normjahres aufgezeichnet sein sollte.

Der entwickelte Klassifizierungsalgorithmus ist auf die schlaggenaue Erkennung von Ackerkulturen ausgerichtet. Er verwendet das Parallelepipedverfahren, ist pixelorientiert und hierarchisch angelegt. Es werden zunächst Dauerkulturflächen ermittelt, danach Winter- und Sommerkulturen separiert und nach erfolgter Maskierung getrennt klassifiziert. Die Ergebnisse der Teilklassifizierungen werden verknüpft.

Insgesamt wurde der Algorithmus für sieben verschiedene Vegetationsperioden (1994–2000) für vier separate Testgebiete (jeweils etwa 750 km²) im Haveleinzugsgebiet angewendet. Außerdem wurde für die Jahre 1999 und 2000 das gesamte Untersuchungsgebiet der Havel mit diesem Ansatz bearbeitet.

Die Ergebnisse der Fruchtartenklassifikation lassen sich für die Weiterverarbeitung in Stoffhaushaltsmodellen beispielsweise mit Angaben zu den für einen guten Ertrag empfohlenen Düngegabemengen (Brandenburgischen Düngeempfehlung) verknüpfen. Die resultierende Karte der Stickstoffdüngung (Abbildung 2) liefert ein weitgehend der Realität entsprechendes Bild der Verteilung der diffusen Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft.

Link: Ausführlichere Beschreibung der Methodik

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