Bachelor

Fakultät 08
Analyse und Übertragbarkeit von Spektralprofilen ausgewählter landwirtschaftlicher Kulturen auf landwirtschaftliche Flächen
Kategorie:
Abschlussarbeit
Status:
abgeschlossen
BetreuerIn:
Extern/e AutorIn:

Michaela König


Jahr:
2019


Ziel der Arbeit war es herauszufinden, ob sich Spektralprofile basierend auf Sentinel-Daten dazu eignen, die angebauten landwirtschaftlichen Kulturen in einem ausgewählten Untersuchungsgebiet zu identifizieren. Dafür werden Felder um Straubing und Osterhofen in Niederbayern genauer untersucht. Mithilfe von Fernerkundungsdaten lassen sich eine Vielzahl von Aussagen über die dort angebauten Nutzpflanzen Kartoffel, Mais, Weizen und Zuckerrübe treffen, wofür sowohl Radardaten als auch optische Daten des europäischen Copernicus-Programms aus den Jahren 2017 und 2018 verwendet wurden. Sentinel-1 Radardaten bieten als aktives System den Vorteil, dass sie unabhängig von Witterung und Tageszeit agieren. Im Gegensatz dazu werden optische Sentinel-2 Daten zwar von Wolkenbedeckung und Tageszeit beeinflusst, allerdings eignen sich diese Daten zur Berechnung von Vegetationsindizes.


Um die unterschiedlichen Kulturen auf besondere Merkmale in ihrem spektralen Profil hin analysieren zu können, wurden acht verschiedene Vegetationsindizes berechnet, die dazugehörigen Spektralprofile in MATLAB erstellt sowie über Korrelationsmatrizen die gegenseitige mögliche Abhängigkeit der jeweiligen Kulturen ermittelt. Im zeitlichen Verlauf zeigten sich deutliche Unterschiede bezüglich der maximalen und minimalen Rückstreuungswerte der einzelnen Indizes.


Die Visualisierung der unterschiedlichen Werte der Untersuchungsfelder erfolgt in der Anwendung Dashboard for ArcGIS, welche über die ArcGIS Online Subskription der Hochschule München aufgerufen werden kann. Die Anwendung bietet die Möglichkeit die Felder separat und nach Index getrennt zu untersuchen. Desweitere finden sich dort Erläuterungen zu den jeweiligen Indizes und der Farbgebung der Flächen. Abschließend werden noch Niederschlags-, Temperatur- und Grundwasserdaten miteinbezogen sowie exemplarisch Spektralprofile beider Untersuchungsgebiete visualisiert.


Spektralprofile der Testflächen in Osterhofen und Straubing, basierend auf Sentinel-1 Daten.
Spektralprofile der Testflächen in Osterhofen und Straubing, basierend auf Sentinel-1 Daten.


Korrelationsmatrix für den NDVI-Index im Jahr 2017. Positive Korrelationswerte sind mit Grün-, negative mit Rottönen visualisiert
Korrelationsmatrix für den NDVI-Index im Jahr 2017. Positive Korrelationswerte sind mit Grün-, negative mit Rottönen visualisiert


Ausschnitt aus der Dashboard for ArcGIS Anwendung, welche im Rahmen dieser Arbeit erstellt wurde.
Ausschnitt aus der Dashboard for ArcGIS Anwendung, welche im Rahmen dieser Arbeit erstellt wurde.

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