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Fernerkundung in der Entwicklungszusammenarbeit

Themenfeld “Eine Welt ohne Hunger”

Picture 1/2: Sentinel-2 Aufnahme zeigt Weizenfelder und andere Anbaukulturen in Beauce (Frankreich). Die unterschiedlichen Farben deuten auf unterschiedliche Wachstumsstadien der verschie-denen Anbaukulturen hin. Mit Fernerkundung lassen sich Aussagen zur Art und zum Zustand von Anbaukulturen treffen. Quelle: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO, Sentinel-2, bearbeitet durch MapTailor Geospatial Consulting GbR.

Picture 2/2: Die Aufnahme eines der beiden Sentinel-2 Satelliten zeigt das Ganges Delta. Der Sundar-bans-Nationalpark, der seit 1985 zum UNESCO-Welterbe gehört, ist auf dem Bild leicht zu erkennen und von den landwirtschaftlich genutzten Flächen im Osten der Aufnahme anhand der unterschiedlichen Farbe gut zu unterscheiden. Bei dem Nationalpark handelt es sich um die dunkelgrüne Fläche im Western der Aufnahme, die von einem dichten und komplexen Netz von Wasserstraßen, Sümpfen und Inseln durchzogen ist. Quelle: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO, Sentinel-2, bearbeitet durch MapTailor Geospatial Consulting GbR.

Fokus: Landwirtschaft

Weltweit eine angemessene Ernährung zu gewährleisten gestaltet sich zunehmend als Herausforderung. Zum einen wächst die Bevölkerung weiterhin, zum anderen sind natürliche Ressourcen begrenzt. Klimawandel und der Rückgang der biologischen Vielfalt steigern die Herausforderung, eine ausreichende sowie ausgewogene Ernährung zu gewährleisten und die Armut zu bekämpfen. Angepasste Formen der Landwirtschaft gewinnen zunehmend an Bedeutung, auch um das Nachhaltigkeitsziel (SDG) 2 „Kein Hunger“ der Agenda 2030 zu erreichen. Es sieht vor, den Hunger zu beenden, Ernährungssicherheit und eine bessere Ernährung zu erreichen und eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern.

Fernerkundungsdaten können auf vielfältige Weise genutzt werden, um Planungs- und Umsetzungsprozesse zu unterstützen. Fernerkundung ermöglicht eine „berührungslose“ Zustandserhebung von landwirtschaftlichen Flächen und Pflanzenbeständen (Wassergehalt, Biomasseaufwuchs, Anbaukulturen etc.).

Ausgewertet können die auf diese Weise gewonnenen Daten wichtige Erkenntnisse für eine präzisere und effizientere Bewirtschaftung und Bewertung liefern, Landplanung unterstützen und ohne aufwendige und teure vor Ort Begehungen die Wirkung von Projekten zur Ernährungssicherung überwachen.

Inkonsistente und unvollständige Daten sind eines der Hindernisse für ein effektives Ressourcenmanagement. Fernerkundungsdaten können diese Datenlücken teilweise beheben und stellen transparente und einheitliche Parameter als entscheidungsunterstützendes Werkzeug in Planungsprozessen bereit.
Fernerkundungsdaten können auf vielfältige Weise genutzt werden, um Planungs- und Umsetzungsprozesse zu unterstützen. Die bessere Abschätzung des Schädlingsbefalls sowie eine Unterstützung der Dünge- oder Bewässerungsplanung und der Bestandsführung sind mögliche Einsatzbereiche. Neben diesem Informationsgewinn ergeben sich viele weitere Nutzungsoptionen für die Planung, Verwaltung, aber auch für Landwirtinnen und Landwirte:

Ernteprognosen zur Vermeidung von Preisschwankungen

Vereinfachung der Flächenkontrolle (bspw. Einhaltung bestimmter Anbaukulturen oder Feldfruchtrotationen)

Vereinfachung von statistischen Erhebungen zu landwirtschaftlichen Nutzflächen

Aufbau von Schwellenwert basierten Versicherungen zur Absicherung von Klimarisiken in der Landwirtschaft.

Weitere Beispiele für Kartenprodukte, die aus Fernerkundung erstellt werden können:

Pflanzenstress- und Schadenseinschätzungen in der Landwirtschaft (Dürre, Hochwasser, Schädlingsbefall)

Kartierung von Pflanzengesellschaften

Aussagen über die Biodiversität

Analysen der Bodeneigenschaften und -zusammensetzung wie z. B. des Gehalts an organischem Kohlenstoff im Oberboden

Unterscheidung von trockener Vegetation und offenem Boden, wichtig für die Düngebedarfseinschätzung

Fernerkundungs-Tools zur Verfolgung von Investitionen
In situ Daten werden in der Regel benötigt, um Algorithmen und Modelle für die Erstellung von Karten zu ermöglichen. Die geht mit Kosten für die Vor-Ort-Begehung einher. Hohe räumliche Auflösungen sind für die Nutzung in der Landwirtschaft von erheblichem Vorteil oder eröffnen neue Nutzungsmöglichkeiten, aber auch neue Anforderungen an die Datenhaltung und Analyse. Mit steigenden Auflösungen der Fernerkundungsdaten ist u.a. auch eine steigende Datenmenge verbunden, die auf normalen PCs kaum noch bewältigt werden können. Lösungen dafür bieten Cloud-Verfahren oder Data-Cubes.

Die Nutzung von Fernerkundung auf Ebene von Betrieben erfordert eine entsprechende Ausbildung und Verfügbarkeit von Precision-Farming-Technologien und u.U. auch den Einsatz von Drohnen, um die Bestandsführung zu unterstützen. Dazu müssen Daten schnell verfügbar gemacht werden (bspw. via Apps). Oft besteht hier aber noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf, damit solche Technologien flächendeckend nutzbar sind.
Fernerkundungsinformationen haben in der Landwirtschaft mindestens die folgenden Nutzergruppen:

Betriebe, die aktuelle Informationen zur Unterstützung der Bestandsführung einsetzen wollen

Behörden und Institutionen, die an großräumigen Informationen und der Veränderung von Zuständen (Monitoring) und historischen Informationen interessiert sind.

Beispielprojekte und -anwendungen im Bereich Landwirtschaft

Hier finden Sie inspirierende Vorhaben, in denen Fernerkundung erfolgreich im Themenfeld Landwirtschaft in Projekten der Entwicklungszusammenarbeit zum Einsatz gekommen ist. Darüber hinaus erfahren Sie mehr über frei verfügbare Datenportale und deren Anwendungsmöglichkeiten.

Ein Produkt der GEOGLAM (engl. Group on Earth Observations Global Agricultural Monitoring) ist der Crop-Monitor, der Informationen zu den fünf Hauptanbaufrüchten in den Hauptproduktionsgebieten der Erde zusammenführt. Diese Informationen stehen über das Agrarmarktinformationssystem AMIS (engl. Agricultural Market Information System) der FAO zur Verfügung. Ziel des Tools ist u.a. Markttransparenz und damit die Verringerung von Spekulationen auf Nahrungsmittel. Zudem macht der Early-Warning-Crop-Monitor frühzeitig auf mögliche Krisen in der Pflanzenproduktion aufmerksam (Ernährungssicherheit). Hier erfahren Sie mehr.

Source: GEOGLAM (www.cropmonitor.org)
WaPOR ist ein Portal der Food and Agricultural Organization (FAO) zur Überwachung der Wasserproduktivität in Agrarökosystemen mit Hilfe von Fernerkundungsdaten. Das Tool stellt kostenfrei Informationen zur Verfügung, mit denen über mehrere Jahre hinweg Wassernutzungseffizienz in Afrika und im Nahen Osten beschrieben werden. Wasserbehörden haben freien Zugang zu Informationen, um ihre Bewässerungssysteme zu modernisieren, und Regierungsbehörden können diese Informationen nutzen, um die effiziente Nutzung ihrer natürlichen Ressourcen zu fördern und zu steigern. WaPOR liefert verschiedene Variablen, die für das Wasserressourcenmanagement nützlich sind, auch wenn das Portal bislang keine feldfruchtspezifischen Informationen bietet und sich daher nicht für jede Fragestellung eignet.

Source: FAO WaPOR (https://wapor.apps.fao.org/)
Fernerkundung wurde in Äthiopien erfolgreich zum Monitoring großer Landpachten verwendet. Mit freien Sentinel-Satellitendaten aus dem Erdbeobachtungsprogramm Copernicus konnte die aktuelle Landnutzung auf den Flächen kartiert und beobachtet werden, ob die landwirtschaftliche Erschließung von gepachtetem Land innerhalb der dafür vorgesehenen Flächen stattfand. In dem Projekt wurde neben “klassischen” Fernerkundungstools auch Google Earth Engine verwendet, um die riesigen Datenmengen aus den Satellitenzeitserien zu verarbeiten. Dazu wurden vor Ort in den zuständigen Ministerien Schulungen in Kooperation mit der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission (engl. Joint Research Center) durchgeführt. Hier finden Sie weitere Informationen zum Projekt.

Monitoring der räumlichen Expansion von Agrarflächen in Äthiopien mit Hilfe von Satellitenbildaufnahmen. Quelle: ESA, Sentinel-1, bearbeitet durch MapTailor Geospatial Consulting GbR.
Unter dem Namen „RIICE“ (Remote Sensing-based Information and Insurance for Crop in Emerging Economies) werden detaillierte Informationen über rund 15 Millionen Hektar Reisanbauflächen in Kambodscha, Indien, Indonesien, Thailand und Vietnam gesammelt und ausgewertet. Ziel des Projektes war, durch satellitengestützte Ernteausfallversicherungen die Anfälligkeit von Kleinbauern im Hinblick auf extreme Wetterereignisse zu verringern und ihre wirtschaftliche Situation zu stärken. Hier finden Sie weitere Informationen.
Das Sector Network Rural Development Africa (SNRD) ist ein Netzwerk von lokalen und internationalen GIZ-Fachleuten, die im Bereich der ländlichen Entwicklung in Afrika tätig sind. SNRD stellt über eine Online-Plattform unter anderem Webinare zu verschiedenen Themen im Kontext der Digitalisierung bereit.

Ein Webinar zeigt, wie Satelliten-Erdbeobachtungsdaten von Projekten zur Bewertung des Zustands und der Veränderungen in landwirtschaftlichen Systemen genutzt werden können – mit besonderem Schwerpunkt darauf, wie man wertvolle Basisinformationen für die landwirtschaftliche Überwachung und Ressourcenplanung erhält. Hier erfahren Sie mehr.

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