Logo des Projekts BodenRadar mit drei Symbolen in Tropfenform, die eine Stadt, ein Haus und landwirtschaftliche Pflanzen darstellen. Das Projekt nutzt Sensor- und KI-gestützte Systeme zur Optimierung des Nährstoff- und Wassermanagements für Feldkulturen.

BodenRadar

Abgeschlossen
Aktiv
Projektstart: 01.02.2022
Projektende: 31.07.2024
Sensor- und KI-gestütztes Entscheidungsunterstützungssystem zur Optimierung des Nährstoff- und Wassermanagements für Feldkulturen

Förderprogramm

Dieses Projekt wird vom Förderprogramm „Zentrale Innovation Mittelstand“ (kurz: ZIM) im Rahmen ZIM-Kooperationsnetzwerk Umwelttechnologie und Bodenrekultivierung als Kooperationsprojekt zwischen einem Unternehmen und einer Forschungseinrichtung gefördert.
Logo des Förderpartners.

Hintergrund

Die Bestimmung des optimalen Zeitpunkts sowie der optimalen Menge der Nährstoff- und Wasserausbringung für einen bestimmten Prognosezeitraum ist eine der vorrangigen Aufgaben der Landwirtschaft. Dabei spielt die Kenntnis des Wassergehaltes des Bodens eine besondere Rolle, um z.B. die notwendigen Leistungswerte für eine automatische Bewässerung und darauf abgestimmte Düngung zu ermitteln. Wasserbezogene Bodenkenndaten sind nicht nur bei landwirtschaftlichen Flächen von Bedeutung, sondern bei allen Böden, die Einfluss auf die Bildung von Oberflächenabflüssen oder von neuem Grundwasser haben.

Um die Datenermittlung und -bewertung zu verbessern, ist ein gründliches Verständnis der Prozesse und Mechanismen im Boden erforderlich. Das System Boden als Wasserspeicher muss umfassend verstanden und datentechnisch abbildbar sein. Hierzu muss unter anderem der Wasserkreislauf in den Wassereinzugsgebieten berücksichtigt werden und die Verbindung mit Pflanzen wie z.B. Feldkulturen.

Zielsetzung

Entwicklung eines Datenmanagement- und Entscheidungshilfesystems zum Verständnis des Bodens als Wasserspeicher um z.B. Umsetzungsempfehlungen für die optimale Nährstoff- und Wasserversorgung von Böden in der Landwirtschaft oder für präventive Überflutungsschutzmaßnahmen zu bekommen.

Inhalte

Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Betrachtung des Bodens als Wasserspeicher. Dabei werden sowohl die Bedingungen für landwirtschaftliche Flächen als auch für den urbanen Raum berücksichtigt.

Es soll ein Entscheidungssystem entwickelt werden, das auf Radardaten zum aktuellen Niederschlag, auf Niederschlagsprognosen sowie auf wichtige Bodenkenndaten zugreift. Die Analyse wird mit Hilfe von AI-Algorithmen durchgeführt.

Es wird ein mehrstufiges Umsetzungsmodell entwickelt, das die konsolidierten Zielparameter widerspiegeln wird:

  • Der Zusammenhang zwischen Bodenwasserhaushalt und Bodenfeuchte
  • Wasserhalte- und Wasserabgabeverhalten verschiedener Böden
  • Übertragung von Nähr-/ Gefahrstoffen in die aquatische Umwelt (Grundwasser, aufnehmende Gewässer)

 

Diagramm des Projekts BodenRadar, das die Rolle des Bodens als Wasserspeicher zeigt. Es verknüpft landwirtschaftliche Flächen und urbane Räume mit Klimadaten, Sensoren, Schadstoffaustrag, Infiltration und Oberflächenabfluss, um das Nährstoff- und Wassermanagement zu optimieren. Abb.1: Aufgabenstellung (Bildquelle: Prof. Müller-Czygan. Eigene Darstellung)

Projektpartner

Partner-Logo: TU Berlin

Technische Universität Berlin
Fakultät Planen-Bauen-Umwelt
Institut für Bauingenieurwesen
FG Siedlungswasserwirtschaft
Sekretariat TIB 1 B 16
13355 Berlin

Partner-Logo: Hydro Meteo GmbH

hydro & meteo GmbH
Breite Str. 6-8
D-23552 Lübeck, Deutschland

Partner-Logo: HST Systemtechnik

HST Systemtechnik GmbH & Co. KG
Heinrichsthaler Straße 8
59872 Meschede

T+I Technologie- und InnovationsConsult GmbH
Schillstraße 9
10785 Berlin

Adressierte SDGs (Sustainable Development Goals)

Ansprechpartner

Institutsleiter und Forschungsgruppenleiter:Prof. Günter Müller-Czygan.

Prof. Günter Müller-Czygan

Forschungsgruppenleiter

Wasserinfrastruktur und Digitalisierung (DiWa)

Portrait von Andreas Aicher.

Andreas Aicher

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Wasserinfrastruktur und Digitalisierung (DiWa)

Projekte

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