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11.-12.12.2024 Bericht zur NaLamKI-Abschlussveranstaltung

Bericht zur NaLamKI-Abschlussveranstaltung

Das Projekt „Nachhaltige Landwirtschaft mit Künstlicher Intelligenz“ (NaLamKI) hat sich zum Ziel gesetzt, innovative KI-Methoden zu entwickeln und diese auf spezifische Fragestellungen in der Agrartechnik und Wissenschaft anzuwenden. Um Landwirten diese Dienste zur Verfügung zu stellen, wurde zudem eine cloudbasierte Plattform entwickelt. Die Cloudanwendungen ermöglichen Landwirten weiterhin wichtige Daten zu analysieren und unterstützen relevante Entscheidungsprozesse, was zu einer nachhaltigeren und effizienteren Landwirtschaft beiträgt.


Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz in (teil-)autonomen Landmaschinen sowie durch Drohnen- und Satellitentechnologie werden bedeutende Fortschritte erzielt, darunter die Einsparung von Saatgut und die Reduzierung von Pestizid- und Stickstoffbelastungen.

Die Projektabschlussveranstaltung, die am 11. und 12. November 2024 im John Deere Forum in Mannheim stattfand, bot eine Plattform, um die Ergebnisse des Projekts vorzustellen und zukünftige Entwicklungen zu diskutieren. Peter Münch (Manager Research Partnerships Europe bei John Deere) eröffnete als Gastgeber gemeinsam mit Dr. Sebastian Bosse vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (FhG HHI) die Veranstaltung, welche mit der Vorstellung der Datenplattform „NaLamKI“ begann.

Jan Redlich von der Bonn Consulting GmbH stellte die Datenplattform NaLamKI vor.
Die Plattform bildet das zentrale Element des Projekts, die es ermöglicht, umfangreiche Datensätze und KI-Methoden effizient zu verwalten und über offene Schnittstellen zugänglich zu machen. Durch die Integration von Sensor- und Maschinendaten bietet die Plattform Landwirten wertvolle Einblicke, um ihre landwirtschaftlichen Prozesse nachhaltig zu optimieren und fundierte Entscheidungen zu treffen.

Prof. Dr. Heiko Tapken von der Hochschule Osnabrück präsentierte das Schwesterprojekt Agri-Gaia, in dessen Rahmen ein vernetztes B2B-Ökosystem für Datengenerierung und KI-Entwicklung geschaffen wurde. Dieses innovative System ist speziell auf die Bedürfnisse der Agrar- und Ernährungsindustrie zugeschnitten und fördert den Austausch von branchenspezifischen Daten und KI-Algorithmen. Durch die enge Anbindung an die GAIA-X-Infrastruktur und die Synergien mit dem NaLamKI-Projekt wird eine gemeinsame Daten- und Technologienutzung ermöglicht, die es Landwirten erlaubt, von intelligenten Lösungen zu profitieren und die Effizienz sowie Nachhaltigkeit ihrer Betriebe zu steigern.

Weiterhin diskutierte Dr. Sebastian Bosse die Verstetigung der NaLamKI Plattform nach Projektende in Form eines eingetragenen Vereins, der sich in Diskussionen zur Festlegung von Industrienormen einbringen wird und Standards für NaLamKI-Dienste setzt. Prof. Dr. Nils Borchard von der DLG hat die Vorteile und Grenzen von KI in der Landwirtschaft evaluiert und dargestellt.

Die Panel-Diskussion über die Digitalisierung der Landwirtschaft, moderiert von Marc Reznicek von der FhG HHI, brachte verschiedene Perspektiven zusammen und stellte fest, dass NaLamKI eine Schlüsselrolle bei der Lösung vieler Herausforderungen spielen kann. Insbesondere adressiert NaLamKI den hohen Ressourcenverbrauch durch den gezielten Einsatz von KI-gestützten Prognosemodellen, die eine präzisere Anwendung von Düngemitteln und Wasser ermöglichen, sowie die frühzeitige Erkennung von Pflanzenkrankheiten durch die Analyse von Sensor- und Satellitendaten, was die Erträge steigert und Umweltbelastungen reduziert.

Der zweite Tag der Veranstaltung konzentrierte sich auf konkrete Anwendungsfälle in der Landwirtschaft und bot Referenten die Möglichkeit, ihre innovativen Konzepte vorzustellen.

Annett Wania von Planet Labs erläuterte wie Fernerkundungsdaten zur Ableitung wichtiger Informationen über die phänologische Entwicklung von Feldfrüchten genutzt werden können. Die Anwendung von LoRaWAN und KI-Methoden zur präzisen Messung der Bodenfeuchtigkeit, die Landwirten wertvolle Daten für eine nachhaltige Bewirtschaftung liefern, wurde von Mike Reichardt vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) präsentiert.

Dr. Heike Gerighausen vom Julius Kühn-Institut (JKI) beleuchtete die Herausforderungen und Potenziale des Monitorings landwirtschaftlicher Kulturpflanzenbestände mithilfe von Satellitenbilddaten, was neue Möglichkeiten für eine datengestützte Entscheidungsfindung eröffnet. Laura von Hirschhausen von der FhG HHI stellte Konzepte für automatisiertes Monitoring in der digitalen Landwirtschaft vor, welches die Effizienz steigert und Arbeitsabläufe optimiert. Außerdem präsentierten Hartmut Krause-Edler und Alexander Burbeck von der NT.AG die NaLamKI-Handy-App, die Landwirten hilft, Daten vor Ort zu erfassen und ihre Navigation im Feld zu verbessern.

In der anschließenden Sektion präsentierte Frederick Eichhorn von John Deere die Entwicklung von kostengünstigen Applikationskarten zur Ampferbekämpfung im Grünland, während Ulrich Sucker von Opto Precision die Herausforderungen von Drohnenaufnahmen für die Landwirtschaft diskutierte.

Prof. Dr. Karsten Berns von der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau diskutierte die Nutzung autonomer Agrarroboter für NaLamKI-Anwendungen, und Jonathan Heil, Mortesa Hussaini und Jun.-Prof. Dr. Anthony Stein, die alle an der Universität Hohenheim tätig sind, stellten die Entwicklung von KI-Methoden für verschiedene technische Ebenen der digitalen Landwirtschaft vor, um die Effizienz und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft erheblich zu steigern und moderne Lösungen für aktuelle Herausforderungen zu bieten.

Diese vielfältigen Ansätze verdeutlichen die Chancen der digitalen Transformation in der Landwirtschaft, indem sie innovative Lösungen zur Effizienzsteigerung und nachhaltigen Ressourcennutzung bieten.

Insgesamt zeigte die Abschlussveranstaltung von NaLamKI eindrucksvoll, wie Künstliche Intelligenz die Landwirtschaft transformieren kann. Die positiven Rückmeldungen der Teilnehmer belegen den Erfolg des Projekts und die breite Unterstützung für die Ziele zur Verstetigung. Die Ergebnisse und Diskussionen werden zweifellos einen nachhaltigen Einfluss auf die Zukunft der Landwirtschaft haben und die Branche in eine ressourcensparende und intelligente Richtung lenken.

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07.-08.10.2024 Tage der digitalen Technologie

07. - 08.10.2024 Tage der digitalen Technologie

Am 07.10 und 08.10 fanden die Tage der digitalen Technologie 2024 des BMWKs in Berlin statt. NaLamKI durfte, neben andere BMWK geförderte Projekte, sich bei dieser Gelegenheit vorstellen und den aktuellen Projektstand präsentieren. Neben der sehr gut organisierten Veranstaltung, sowie den interessanten Panel-Vorträgen von verschiedenen Projekten kam das NaLamKI-Team in gutem Austausch mit anderen Personen und Projekten. Die hier gewonnen Ideen und Erkenntnisse werden bis Projektende vom NaLamKI-Konsortium und darüber hinaus von den weiterverwertenden Instanzen aufgenommen und eingebracht. Wir möchten uns hierbei beim BMWK für die Organisation dieser wunderbaren Veranstaltung bedanken

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Ableitung phänologischer Phasen verschiedener Kulturpflanzenarten in Deutschland mittels Sentinel-2 Satellitendatenzeitreihen

Ableitung phänologischer Phasen verschiedener Kulturpflanzenarten in Deutschland mittels Sentinel-2 Satellitendatenzeitreihen

Das Julius Kühn-Institut (JKI) hat sich in NaLamKI zum Ziel gesetzt, qualitativ hochwertige, engmaschige Satellitendatenindex-Zeitreihen für das Monitoring landwirtschaftlicher Bestände bereitzustellen. Eine kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift Remote Sensing erschienene Studie (https://doi.org/10.3390/rs16173183) zeigt nun, wie eine verbesserte Rekonstruktion von NDVI-Zeitreihen (engl.: Normalized Difference Vegetation Index; deutsch: „Normierte-Differenz-Vegetationsindex“) aus Sentinel-2 Satellitendaten in Kombination mit einer optimierten Schwellwertdetektion die Ableitung phänologischer Phasen unterschiedlicher Kulturpflanzenarten (Weizen, Mais, Zuckerrübe) verbessern kann.

Die Methode wurde mit Daten aus zwei Jahren (2019-2020) in drei Bundesländern entwickelt und in einem weiteren Jahr (2021) getestet. Dabei zeigte sich, dass die berechneten phänologischen Daten in der Regel um weniger als ±10 Tage von den beobachteten Daten abwichen. Die Validierung anhand von unabhängigen Feldbeobachtungen auf Schlagebene ergab einen RMSE von weniger als 10 Tagen und ein Bestimmtheitsmaß (R²) von etwa 0,9, was auf eine hohe Genauigkeit hindeutet.

Die Kenntnis des phänologischen Entwicklungsstadiums der Ackerkulturen ist für den Landwirt von Nutzen, um Managemententscheidungen bezüglich der Applikation von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln oder der Bewässerung zu treffen.

Graphische Kurzbeschreibung & vollständige Referenz: Htitiou, A.; Möller, M.; Riedel, T.; Beyer, F.; Gerighausen, H. Towards Optimising the Derivation of Phenological Phases of Different Crop Types over Germany Using Satellite Image Time Series. Remote Sens. 2024, 16, 3183. https://doi.org/10.3390/rs16173183
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17.-20.06.2024: JKI präsentiert Vortrag und Poster auf dem 43. EARSeL Symposium in Manchester, UK

17.-20.06.2024: JKI präsentiert Vortrag und Poster auf dem 43. EARSeL Symposium in Manchester, UK

EARSeL, die European Association of Remote Sensing Laboratories, ist ein wissenschaftliches Netzwerk europäischer Fernerkundungsinstitute sowohl aus dem akademischen als auch aus dem kommerziellen/industriellen Bereich. Auf dem jährlichen Symposium werden aktuelle Entwicklungen und Trends zu Technologien, Methoden und Anwendungen in der Fernerkundung vor einem internationalen Publikum vorgestellt und diskutiert.

Auf dem diesjährigen Symposium[1], welches vom 17.-20. Juni 2024 an der Manchester Metropolitan University stattfand, präsentierte Abdelaziz Htitiou, wissenschaftlicher Mitarbeiter am JKI-Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde in Braunschweig, einen Vortrag zur Ableitung phänologischer Stadien unterschiedlicher Ackerkulturen aus Sentinel-2 Satellitenbilddaten. Ein Posterbeitrag widmete sich zudem der Bereitstellung von analysefertigen Sentinel-1 und Sentinel-2 Satellitendaten mittels standardisierter Webdienste.

[1] https://manchester2024.earsel.org/

 

Abelaziz Htitiou vor dem Veranstaltungsort, der Business School of Manchester University, UK
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11.-13.06.2014: DLG-Feldtage 2024

11.-13.06.2014: DLG-Feldtage 2024

Vom 11. bis 13. Juni zeigten 370 Aussteller aus 18 Nationen auf Gut Brockhof bei Lippstadt/ Erwitte in Nordrhein-Westfalen Innovationen in Pflanzenbau und Landtechnik unter dem Leitthema „Pflanzenbau out of the Box“. Am gemeinsamen Stand von JKI und Bundessortenamt gaben Kolleginnen und Kollegen des FLF-Forschungszentrum für Landwirtschaftliche Fernerkundung des JKI-Instituts für Pflanzenbau und Bodenkunde u.a. Auskunft zum Verbundvorhaben NaLamKI – Nachhaltige Landwirtschaft mit Künstlicher Intelligenz.

Frau Dr. Gerighausen leitet das JKI-Teilvorhaben NaLamKI-MussIF, in dem es um multiskalige und multisensorale Informationsgewinnung aus Fernerkundungsdaten geht. Hier ist sie im Gespräch mit Silvia Bender, Staatsekretärin im Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Quelle: Marcus Heins / Bundessortenamt

Insgesamt kamen laut Veranstalter ca. 17.000 Fachbesucher zu den diesjährigen Feldtagen. Die nächsten Feldtage finden im Juni 2026 statt.

Weiterführende Informationen sind hier zu finden: https://www.dlg-feldtage.de/de/

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13. – 14.03.2024: 8. Commercial Vehicle Technology Symposium ​

Am 13. und 14. März 2024 fand am Campus der RPTU in Kaiserslautern das 8. Commercial Vehicle Technology Symposium statt. Während dieses Anlasses hatten interessierte Teilnehmer die Möglichkeit sich im Rahmen mehrerer Vernetzungskaffees über NaLamki zu informieren und Fragen zu stellen. Ebenfalls wurde im Rahmen der Präsentation „ Full Virtual Workflow to support Automation & Autonomy Applications for Commercial Vehicles including AI” über das Projekt informiert.

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19. – 28.01.2024 NaLamKI auf dem Stand von AgroTechValley auf der Grünen Woche 2024

Vom 19. bis zum 28.01.2024 stellte NaLamKI auf dem Gemeinschaftsstand von AgroTechValley, ein führendes Cluster der Agrarsystemtechnik, auf der Grünen Woche seine neuesten Forschungsergebnisse vor. Auf der weltgrößten Verbraucherschau für Landwirtschaft konnte das Projektteam nicht nur Fachexpert*innen aus der Industrie, sondern auch einem weiten Publikum aus Familien und interessierte Besucher*innen ein Ausblick zeigen, wie NaLamKI in Zukunft die Landwirtschaft unterstützen kann.
Hierfür wurde erstmals ein funktionierender Prototyp der Plattform NaLamKI präsentiert, an dem Standbesucher*innen sich ausprobieren konnten. Ein originalgetreues Modell eines Satelliten des Projektpartners Planet sorgte für viel Aufmerksamkeit und diente als Gesprächsstarter. Der Satellit repräsentiert einen Teil der im Projekt genutzten Sensorik.
Der NaLamKI-Stand befand sich in unmittelbarer Nähe zum Stand vom Schwesterprojekt Agri-Gaia. Agri-Gaia versteht sich als Plattform für Entwickelnde von landwirtschaftlichen KIs. In Gesprächen konnte eine kooperative Koexistenz beider Projekte dargestellt und demonstriert werden.

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23.-24.01.2024: 7. Konsortialtreffen diesmal in Berlin am HHI​

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Am 23./24.01.2024 fand unser 7. NaLamKI-Konsortialtreffen in Berlin statt. Während wir den ersten Tag als Arbeitsworkshop nutzten, war der Vormittag des 24.01. für die Öffentlichkeit reserviert.

Aufgrund der Projektverlängerung ging es um die Planung des verbleibenden Jahres. Im Mittelpunkt des Workshops stand die Weiterentwicklung der NaLamKI-Plattform mit den Arbeitsthemen Datenstruktur, Datensemantik und Deployment unserer KI-Dienste und deren Auswertung auf dem Ergebnismonitor. Aber auch die Öffentlichkeitsarbeit und mögliche Messeauftritte für das Jahr 2024 mussten diskutiert und beschlossen werden.

 Am 2. Tag konnten wir Herrn Glasmacher (BMWK), Frau Bott (DLR) und Vertreter der Begleitforschung begrüßen.

Der Vormittag stand ganz im Zeichen der Demonstration der einzelnen Ergebnisse. Als Ergebnis der bisherigen Arbeiten und als Voraussetzung für die Beauftragung von Dienstleistungen wurde erstmals die Funktionalität des Nutzer- und Farmmanagements sowie die grafische Darstellung der Ergebnisdaten vorgestellt.

Die Integration des Apfelerkennungsdienstes als KI-Anwendung konnte funktional demonstriert werden.

Gemeinsam mit Professor Heiko Tapken, der das Projekt Agri-Gaia vertrat, wurde die Implementierung der Schnittstellen zwischen den beiden Projekten erläutert.

Der Nachmittag stand ganz im Zeichen der letzten Absprachen für die NaLamKI-Jahrestagung am 25.01. auf dem Gelände der Grünen Woche.

7. Konsortialtreffen
7. Konsortialtreffen
Teilnehmer 7. Konsortialtreffen
Teilnehmer 7. Konsortialtreffen
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12.12.2023: NaLamKI um ein Jahr bis Dezember 2024 verlängert

12.12.2023 NaLamKI um ein Jahr bis Dezember 2024 verlängert

Drei erfolgreiche Jahre NaLamKI liegen hinter uns. Nicht alles war einfach! Bedingt durch die zurückliegende Pandemie und auch durch schwierige Witterungsverhältnisse der vergangenen Projektjahre kam es im NaLamKI-Projekt zu Verzögerungen. Inzwischen wurde seitens des Projektträgers DLR und des BMWK eine zuwendungsneutrale Projektverlängerung bewilligt. Dadurch wurde eine ganze Vegationsperiode gewonnen, in der die bislang entwickelten Algorithmen weiter getestet und verbessert werden können.

Im Projektjahr 2024 wird sich das Projektkonsortium NaLamKI eng mit dem Schwesterprojekt Agri-Gaia abstimmen, um ein wirtschaftliches und interoperables KI-basiertes Ökosystem für eine breite Nutzergemeinschaft aufzubauen. In Kooperation mit dem neuen assoziierten Partner Bonn Consulting werden die grundlegenden Elemente für eine wirtschaftliche Umsetzung der Projektkonzepte in den Jahren nach Projektabschluss erarbeitet.

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12.-18.11.2023: NaLamKI auf der Agritechnica

12.-18.11.2023 NaLamKI auf der Agritechnica

Vom 12. Bis 18. November 2023 fand auf dem Messegelände in Hannover die Agritechnica statt – die größte Weltmesse für Landtechnik. Das Leitthema der diesjährigen Messe „Green Productivity“ stand sehr gut im Einklang mit der Zielstellung des NaLamKI-Projektes, unter Verwendung neuster Technologien, Lösungen für nachhaltigere Landwirtschaft zu entwickeln. Gemeinsam mit vielen anderen Technologieanbietern stellte NaLamKI auf dem Stand des AgroTechValley den Projektfortschritt vor. Neben einer Gesamtvorstellung, inklusive eines Einblicks in die entwickelten KI-Dienste, beinhaltete diese auch eine erste Demonstration des Dashboards mit der dahinterstehenden Systemarchitektur. Ein zweiter Schwerpunkt des Exponates lag in der Darstellung der Verbindung mit dem Schwesterprojekt Agri-Gaia. Bei der von Agri-Gaia entwickelten KI-Plattform ist der Fokus auf Business to Business (BtB). Bei NaLamKI hingegen steht der Landwirt im Mittelpunkt. Aufgrund dieser unterschiedlichen Ausrichtung ergänzen sich die beiden Plattformen (Landwirt, BtB) und bilden somit ein gemeinsames offenes Ökosystem in der Landwirtschaft. Dieses Zusammenspiel war auf der Messe an den Exponaten live erlebbar.

Teil des Exponats war auch ein 1:1 Modell eines Erdbeobachtungssatelliten der Firma Planet Labs Germany GmbH, was so einige Interessierte an den Stand lockte. Dieser Satellit war stellvertretend für die im Projekt verwendete Sensorik ausgestellt, die von Bodensensoren über selbstfahrende Roboter, Drohnen bis zum Satelliten reicht. Datenströme, die durch Satelliten wie diesen kontinuierlich erhobenen werden, werden im Rahmen des Projektes ausgewertet und hier konkret für die Analyse der räumlichen und zeitlichen Entwicklung von Feldfrüchten wie z.B. Weizen oder Mais verwendet.

NaLamKI Stand 2023
NaLamKI Stand und Besucher