Forschende der Universität Bonn haben eine Software entwickelt, die das Wachstum von Ackerpflanzen simulieren kann. Dazu fütterten sie einen lernfähigen Algorithmus mit Tausenden von Fotos aus Feldexperimenten. Das Verfahren lernte dadurch, auf Basis eines einzigen Ausgangsbildes die zukünftige Entwicklung angebauter Pflanzen zu visualisieren. Mithilfe der bei diesem Prozess erzeugten Bilder lassen sich Parameter wie die Blattfläche oder auch der Ertrag treffsicher abschätzen. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Plant Methods erschienen.
„Wir haben eine Software entwickelt, die mithilfe von Drohnenfotos die ursprüngliche Entwicklung der abgebildeten Pflanzen visualisieren kann“, erklärt Lukas Drees vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn . Der Nachwuchswissenschaftler ist Mitarbeiter im Exzellenzcluster PhenoRob. Das an der Universität Bonn angesiedelte Großprojekt möchte die intelligente Digitalisierung der Landwirtschaft vorantreiben. Auf diese Weise soll der Ackerbau umweltschonender werden, ohne dass darunter die Erntemengen leiden.
Das Computerprogramm, das Drees und seine Kolleginnen und Kollegen nun in der Zeitschrift Plant Methods vorstellen, ist dabei ein wichtiger Baustein.
Denn mit ihm soll es irgendwann einmal möglich sein, bestimmte Entscheidungen virtuell durchzuspielen – etwa, um abzuschätzen zu können, wie sich der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln oder Dünger auf den Ernteertrag auswirken wird.
Damit das funktioniert, muss das Programm mit Drohnenfotos aus Feldexperimenten gefüttert werden. „Wir haben dazu im Laufe einer Wachstumsperiode Tausende von Aufnahmen gemacht“, erklärt der Doktorand.
„Auf diese Weise haben wir beispielsweise die Entwicklung von Blumenkohl-Kulturen unter bestimmten Bedingungen dokumentiert.“ Mit diesen Aufzeichnungen trainieren die Forscher dann einen lernfähigen Algorithmus.
Danach war dieser in der Lage, auf Basis einer einzigen Luftaufnahme von einem frühen Wachstumsstadium Bilder zu generieren, die die künftige Entwicklung der Kultur in ein neues, künstlich erschaffenes Bild umsetzt.
Das Ganze klappt sehr treffsicher, solange die Kulturbedingungen denen ähneln, die bei der Aufnahme der Trainingsfotos geherrscht haben. Den Effekt eines plötzlichen Kälteeinbruchs oder tagelangen Landregens berücksichtigt die Software also nicht. In Zukunft sollen sie jedoch lernen, wie sich solche Einflüsse – aber auch etwa eine verstärkte Düngung – auf das Wachstum auswirken. Dadurch sollen Sie prognostizieren können, welche Folge bestimmter Eingriffe durch die Landwirtin oder den Landwirt erfolgen wird.
