Flyer - SenGIS - Universität Hohenheim

Standardisierung
Die Zusammenführung der Daten ermöglicht die Entwicklung von standardisierten Formaten sowohl für die Datenhaltung als auch für die Weitergabe. Bestehende Standards
(z.B. des Open Geospatial Consortiums) sollen verwendet werden, damit Anwendungen und Komponenten unabhängig entwickelt und genutzt werden können. Es werden Schemata entwickelt, nach denen die Messdaten in
die Datenbank aufgenommen werden, die mit der Sensorplattform erfasst werden. Damit ist eine Vergleichbarkeit gewährleistet und Auswerteverfahren können serverseitig implementiert werden. Zu den Daten, die in die Datenbank aufgenommen werden, müssen Metadaten erstellt
werden, die diese Daten beschreiben und genutzt werden
können, um Inhalte nach Lage und Typ aufzufinden. Sofern die Daten Zugangsbeschränkungen haben, werden diese an den Schnittstellen implementiert, die Metadaten geben Auskunft darüber.
Zusammenfassend dient die Datenhaltung:
• der Zusammenarbeit
• der Recherche
• der Anwendungsentwicklung (GIS, Statistik, Analysen,
Expertensysteme, Entscheidungsmodelle)
• zur Visualisierung in Karten (WMS-Dienst)
Die Praxistauglichkeit der Technologien von morgen wird
mit diesem Projekt vorangetrieben. Fehlende, notwendige
Bausteine für eine breite Anwendbarkeit werden entwickelt
und praktisch umgesetzt.
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Abbildung 2 zeigt die Funktionen und Interaktionen, die
sich mit der Geodatenbank ergeben. Die Geodaten sind in
einer Datenbank zentral abgelegt und können von dort über
verschiedene Schnittstellen genutzt und ergänzt werden.
Zum einen können die Daten direkt in Anwendungen verwendet werden (grüner Ring), zum anderen haben alle Projektbeteiligten (blauer Ring) Zugriff. So können Expertensysteme, Entscheidungshilfen und Modelle entwickelt und
gemeinsam genutzt werden, die einerseits eine präzise Nutzung der Sensor- und sonstigen Informationen ermöglichen
und andererseits helfen, die Ursachen für die Variabilität
aufzuklären.
Kontakt an der Universität Hohenheim
D R . M ARTIN W EIS
Institut für Phytomedizin (360 b),
Otto-Sander-Straße 5,
70599 Stuttgart, Tel: 0711-459-2 29 38,
Email: [email protected]
D R . J OHANNA L INK -D OLEZAL
Institut für Pflanzenbau und Grünland (340 a),
Fruwirthstraße 23,
70599 Stuttgart, Tel: 0711-459-2 23 73,
Email: [email protected]
P ROF. D R . ROLAND G ERHARDS
Universität Hohenheim, Institut für Phytomedizin (360 b),
Otto-Sander-Straße 5,
70599 Stuttgart, Tel: 0711-459-2 23 99,
Email: [email protected]
P ROF. D R . W ILHELM C LAUPEIN
Institut für Pflanzenbau und Grünland (340 a),
Fruwirthstraße 23,
70599 Stuttgart, Tel: 0711-459-2 41 14,
Email: [email protected]
Büro
Das Büro von S EN GIS ist im Gebäude Garbenstraße 9
(Agrartechnik), zunächst in Zimmer 108/17 und 108/18 zu
finden.
Förderung
Dieses Projekt wird gefördert von der
Kompetenzzentrum für Sensoren
und Geoinformationssysteme
Dr. Martin Weis
Dr. Johanna Link-Dolezal
Prof. Dr. Roland Gerhards
Prof. Dr. Wilhelm Claupein
November 2009
Sensoren
Ein zentraler Aspekt von S EN GIS besteht in der Integration von bestehenden Messverfahren und Auswertemethoden, um Synergieeffekte nutzen zu können. Damit neue
Messverfahren zur Praxisreife gelangen, müssen diese getestet und Methoden zur Auswertung und Interpretation
entwickelt werden, die ebenfalls oft fachübergreifendes
Wissen erfordern. Für die Erarbeitung von umsetzbaren
Lösungsansätzen wird daher eine Multisensorplattform für
eine simultane Datenerfassung mit verschiedenen Sensoren
angestrebt.
ermöglichen den Zugriff über das Internet, so dass alle
Fachgebiete Zugriff auf aktuelle Daten und Auswertungsergebnisse haben. Nicht nur die aktuellsten Datensätze sind
interessant: Langzeituntersuchungen benötigen Daten, die
über lange Zeiträume hinweg erfasst werden. Das zentrale Datenmanagement ermöglicht die langfristige Archivierung der Daten und erlaubt eine Wiederverwendung in neuem Kontext. Externe Datenquellen (z.B. Luftbilder) können
ebenfalls über solche Schnittstellen angebunden werden.
Multisensorplattform
Abbildung 1: Sensorplattform, an der die Sensoren zur Bestimmung der Variabilität des Pflanzenbestandes und der
Bodeneigenschaften montiert sind.
Multisensorplattform für Precision Farming
Experimente
Die laufenden Forschungen zum Thema Precision Farming an der Universität Hohenheim sind über verschiedene Fachgebiete mit unterschiedlichen Kompetenzen verteilt. Aufgrund der teils sehr komplexen Fragestellungen
der Forschungsaufgaben ist ein interdisziplinäres Arbeiten
sowohl innerhalb der Universität als auch in nationalen und
internationalen Kooperationen angestrebt und notwendig.
Durch die finanzielle Unterstützung der Carl Zeiss Stif”
tung“ ist es möglich, ein Kompetenzzentrum für Senso”
ren und Geoinformationssysteme“ (S EN GIS) an der Universität Hohenheim zu etablieren, das dieser Forderung
nachkommen wird. Die Basiskomponenten aller Precision
Farming Experimente sind die räumlich und zeitlich hoch
aufgelösten Messdaten, mit denen die Variabilität innerhalb eines Schlages erfasst wird. Diese lassen Rückschlüsse
auf den Pflanzenbestand und Bodeneigenschaften zu. Die
hierfür eingesetzten Sensoren liefern die notwendigen Informationen, die eine Umsetzung von Precision Farming in
Form einer gezielten Analyse und kleinräumigen Optimierung der Wachstumsbedingungen ermöglicht.
Das Trägerfahrzeug für die Multisensorplattform wird in
den kommenden Monaten entwickelt und aufgebaut. Die
auf dem Fahrzeug erfassten Daten lassen sich georeferenzieren und untereinander in Beziehung setzen. Die Entwicklung neuer, multisensorieller Auswerteverfahren wird
ermöglicht und gleichzeitig die Vergleichbarkeit zwischen
Sensoren und den Messterminen sichergestellt. Neben optischen Sensoren (Bi- und Multispektralkameras) und Spektrometern sollen Sensoren zur Erfassung der lokalen Bedingungen (Einstrahlung, Temperatur, Bodenfeuchte, . . . )
eingesetzt werden. Die Integration neuer Sensoren zu
Vergleichs- oder Testzwecken soll durch eine modulare
Bauweise ermöglicht werden. Neben der Multisensorplattform auf dem Trägerfahrzeug wird der Einsatz von optischen Sensoren auf einem UAV (unmanned aerial vehicle)
für die Erfassung von Messdaten näher untersucht.
Mit Hilfe der Multisensorplattform sollen pflanzenbaulich
relevante Merkmale aus den Sensordaten extrahiert, quantifiziert und für weitere Analysen und Entscheidungsprozesse im Pflanzenbau genutzt werden.
Geodatenbank
Die Geodatenbank dient der Bereitstellung von Precision
Farming Daten und wird als servergestützte Komponente
verfügbar sein, mit der sich das Datenmanagement zentral realisieren lässt. Den Kern bildet eine Datenbank mit
räumlichen Erweiterungen, mit denen sich typische GISAufgaben erledigen lassen. Standardisierte Schnittstellen
Abbildung 2: Die zentrale Datenhaltung in einer Geodatenbank (gelb) ermöglicht es den Nutzern (blau), Daten
und Ergebnisse gemeinsam zu nutzen. Anwendungen, die
auf den Geodaten Analysen durchführen (grün) können so
entwickelt werden. Die Abkürzungen bezeichnen: WMS –
Web Map Service (Auslieferung von Karten), WFS – Web
Feature Service (originäre Geodaten), SQL – Structured
Query Language (direkter Zugriff auf die Datenbank und
ihre Funktionen), ISO – ISO 19115 (Metadatenstandard für
die Recherche).