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Tools für die Visualisierung des Feldfrucht-Reflexionsgrades

Die Einbeziehung informationstechnischer Verfahren in die landwirtschaftliche Forschung könnte zu beachtlichen Entwicklungen führen, beispielsweise zur Steigerung der Ernteerträge und zu einem nachhaltigen Ressourcenmanagement. In diesem von der EU finanzierten Projekt wurden Fernerkundungsdaten versuchsweise in verschiedenen Modellen verwendet, die eine zuverlässige und effiziente Simulation und Visualisierung des Kronenschlusses von Mais ermöglichen sollen.

Gesundheit

Auf der Basis von Fernerkundungsdaten für die Überwachung des Feldfruchtanbaus wurden in diesem Projekt neue Verfahrensweisen zur Erstellung von biophysikalischen Landkarten entwickelt, die eine Übersicht über den Reflexionsgrad der beobachteten Anbauflächen liefern. Diese Verfahrensweisen stützen sich weitgehend auf moderne wie auch auf herkömmliche Modelle zur Darstellung des Anbauflächen-Reflexionsgrades in Verbindung mit Mechanismen zur individuellen Beschreibung des jeweiligen Terrains. Durch sie werden letztlich wertvolle biophysikalische Informationen in die bestehenden Agronomie- und Feldfruchtanbau-Simulationsmodelle Eingang finden, von denen beträchtliche Vorteile für die landwirtschaftlichen Aktivitäten in Europa erwartet werden. Konkret wurden Tools entwickelt, die sich zur Erstellung und Visualisierung von Pflanzenbeständen mit vorgegebener statistischer Verteilung eignen. Eines davon ist das Forstflächen-Reflexionsgradmodell (FRT). Das FRT-Modell gestattet die Simulation der Kronenschlüsse von Pflanzen, die zufällig verteilt, aber auch regelmäßig positioniert sein können. In diesem Modell wird jede Pflanze durch eine Einhüllende beschrieben, die einen Halm und eine Krone umschließt und aus zwei Halbellipsoiden besteht. Auf der Basis eines speziellen Softwarepakets (POV-Ray V.3.1) und unter Verwendung einer vom FRT-Modell generierten Eingangsdatei beschreibt das entwickelte Visualisierungs-Tool präzise die Pflanzen und die im beobachteten Areal herrschenden Lichtverhältnisse. Mit diesem Projekt wurde außerdem das Zwei-Schichten-Modell MCRM2 für den Kronenschluss-Reflexionsgrad verbessert, das zur Simulation der Reihenstrukturen von Maisanbauflächen dient. Die Aussaat von Mais in Reihen verursacht eine im Sub-Pixel-Bereich liegende Heterogenität der Kronenschlüsse, weshalb ein neues Kronenschluss-Reflexionsgradmodell entwickelt wurde, mit dem auch die Reihenstrukturen beschrieben werden können. Mit Hilfe des Zwei-Schichten-Modells MCRM2 gelang den Projektteilnehmern die Berechnung des bidirektionalen Reflexionsverhaltens der angebauten Pflanzen. Daneben untersuchten sie eingehend die Rolle von Nichthomogenitäten im Kronenschluss der Vegetation, indem sie vier Feldfrucht-Reflexionsgradmodelle - MCRM, MCRM2, FRT und die neue, verbesserte Version von MCRM2 - miteinander verglichen. Schließlich entwickelten sie für das homogene Reflexionsgradmodell MCRM2 eine grafische Benutzeroberfläche, die unter allen Unix-Betriebsumgebungen lauffähig ist. Diese Oberfläche mit der Bezeichnung XMCRM2 dient zum einfachen Erzeugen von Eingabedateien für MCRM2 sowie zum Betrachten der Ergebnisse. Nach Eingabe von Modellparametern und Spezifzikation von Konfigurationsparametern werden in separaten Bildschirmfenstern Diagramme der berechneten Reflexionsgradspektren oder der Winkelverteilung des Reflexionsgrades angezeigt.

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