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Institut für Geographie und Geologie

DEMMIN - Nachhaltiges multidisziplinäres Umweltüberwachungsinformationsnetzwerk

Die Ernährungssicherheit ist in vielen Teilen der Welt eine große Herausforderung, zum Beispiel in einkommensschwachen Ländern sowie in semiariden und wasserarmen Klimazonen. Die Kenntnis der Ertragsbedingungen ist eine wichtige Ressource für die nachhaltige Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen und Ernährungssicherheit. Die Herausforderung besteht darin, bestehende Ertragslücken durch den Einsatz von operationellen weltraumgestützten Überwachungsdiensten, wie sie von den Copernicus-Missionen bereitgestellt werden, zu überwinden. Aktuelle Geodaten und Karten zum ökologischen Zustand von bewirtschafteten Ökosystemen liefern erste Daten zur Erhöhung der Ernteerträge in bestehenden landwirtschaftlichen Systemen. Trotz begrenzter Landressourcen sind effiziente Landbewirtschaftung und die kluge Nutzung von Wasserressourcen für die Bewässerung eine große Herausforderung für Landbewirtschafter auf regionaler Ebene. Daten aus einzelnen Klimastationen und lokale Maßstabsanalysen liefern keine ausreichenden Belege für hochdynamische Landmanagement-Entscheidungen.

 

Satellitengestützte Fernerkundung ermöglicht eine objektive und wiederholte Beurteilung der Agrarlandschaft. Sie bietet eine Perspektive, die nicht von Eigentums- oder Verwaltungsgrenzen beeinflusst wird und hilft so, die Prozesse in einem kohärenten Umweltsystem wie einer Agrarlandschaft zu verstehen.

Die Erdbeobachtungen des Copernicus-Programms sind kostenlos und liefern hochauflösende, hochfrequente und detaillierte Informationen über die Landoberfläche für jedermann. Diese Informationen reichen von hochauflösenden C-Band-Radardaten (Sentinel-1) bis zu multispektralen optischen Daten hoher und mittlerer Auflösung (Sentinel-2; Sentinel-3). Der Reichtum an Fernerkundungsdaten hilft dabei, aktuelle Informationen über landwirtschaftliche und landwirtschaftliche Prozesse zu erhalten.

Die Karte zeigt ein Ergebnis eines leichten Nutzungseffizienzmodells. Dieses Modell verwendet hochfrequente Fernerkundungsdaten, um die Erzeugung von Biomasse pro Pixel zu schätzen. Verbinden der spektralen Information einer Fernerkundungszeitreihe mit der realen biophysikalischen Information wie Biomasse.

Das Team "Kalibrier- und Validierungseinrichtung DEMMIN" des DFD-Bereichs Bodensegment betreibt den Kalibrier- und Validierungstestplatz DEMMIN (Dauerhaftes multidisziplinäres Monitoring Informationsnetzwerk). Diese Website stellt in-situ-Umweltdaten für Zwecke wie die Entwicklung und Validierung von Fernerkundungsalgorithmen und -methoden sowie zur Ergänzung von Fernerkundungsdaten und abgeleiteten Informationsprodukten bereit.

Seit dem Jahr 2000 arbeitet das DLR mit Landwirten in der Demmin-Region zusammen, um eine GIS-Datenbank aufzubauen und zu pflegen, Messungen nationaler und internationaler Messkampagnen (wie AGRISAR-2006 und TET-2013) zu validieren und praktische Ausbildungsmöglichkeiten für Hochschulen und Technik zu bieten Schulen (Partner sind Universitäten in Würzburg, Greifswald und Rostock und die Hochschule Neubrandenburg).

Gegenwärtig werden Umweltdaten mit Hilfe eines automatisierten Messnetzes (agrarmeteorologische, boden- und pflanzenmorphologische Parameter), Lysimeter-Sechsecken (hydrologische Parameter), spezifischer Messkampagnen und lokaler Landwirte (agrotechnische Parameter) erhoben.

Projektziele

Ziel des DEMMIM_2.0-Projekts ist die Erfassung von In-situ-Daten nach internationalen Standards für landwirtschaftliche Flächen in Noerthern.

Die Kalibrierungs- und Validierungseinrichtung des Amtes für umweltgerechte multidisziplinäre Überwachung (DEMMIN) ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Neustrelitz und dem Demmin-Netzwerk (IG Demmin) seit 1999/2000. Beide Partner versuchen, in DEMMIN die Voraussetzungen für die Nutzung der Fernerkundung für wissenschaftliche Anwendungen in den Bereichen Umwelt und Landwirtschaft zu schaffen.

Das Testgelände liegt etwa 220 km nördlich von Berlin in der Nähe der Stadt Demmin in Mecklenburg-Vorpommern. Dieses Gebiet wird intensiv landwirtschaftlich genutzt und erstreckt sich von 54 ° 2'54.29 "Nord, 12 ° 52'17.98" Ost bis 53 ° 45'40.42 "Nord, 13 ° 27'49.45" Ost.

In Zusammenarbeit mit dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) werden Umweltdaten von mehr als 40 Wetterstationen auf Landschaftsebene aufgezeichnet, darunter:

  •  Klimadaten
  •  Phänologie
  •  Böden und Bodenfeuchtigkeit
  •  Biomasse
  •  Ertrag

Die Website ist Teil des Umweltbeobachtungsnetzwerks TERENO und des internationalen Validierungsnetzwerkes JECAM, das Teil von GEOGLAM, der GEO Global Agricultural Monitoring Initiative, ist. Darüber hinaus unterstützen die In-situ-Daten die Implementierung der cal / val-Aktivitäten in der Copernicus in-situ-Komponente.

Das Ziel von DEMMIN_2.0 ist eine weitere Implementierung des Messnetzes in DEMMIN in der nationalen und internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft, einschließlich Universitäten, Forschungsorganisationen und der Industrie. Im Rahmen von 6 planmäßigen Feldkampagnen im Jahr 2018 wird eine solide Datensammlung von Umgebungsparametern gesammelt und der Wissenschaft zur Verfügung gestellt. Die Datensammlung und Wartung wird auf verschiedenen Ebenen realisiert:

  • DEMMIN_EDU: Entwicklung eines standardisierten Lehrplans für Feldstudien und Einbeziehung von Universitäten in studentische Ausbildungskurse.
  • Datenmanagement: Standardisierte Datenerfassung, Qualitätsprüfung und Veröffentlichung über DOI Attribution.
  • Innovation: Einführung neuer digitaler Tools zur Datenerfassung und -erfassung wie mobile Geräte und Citizen Science-Aktionen.