Optische Digitalisierung eines Weingartens

© HBLAWO Geyrhofer

DIGIWB: Digitalisierung im Weinbau

Projektleitung

Alois Geyrhofer

Forschungseinrichtung

HBLA und Bundesamt für Wein- und Obstbau Klosterneuburg

Projektnummer

101556

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus| Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Allgemeine Projektinformationen

Schlagwörter (deutsch)

Digitalisierung, Automatisierung, Precision Viticulture

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Titel (englisch)

Digitization in viticulture

Projektziele

Das Projekt beinhaltet aktuelle Ansätze der Geoprospektion im Weinbau und soll der erfolgreichen Umsetzung einer nachhaltigen Bodenbearbeitungs-und Bewässerungstechnik durch den Einsatz von Radar, elektromagnetischer bzw. elektrischer Messtechnik dienen. Ausgehend von einer sich wandelnden Traubenproduktionstechnik wird anhand von Anwendungsszenarien versucht, Folgendes zu erreichen: möglichst genaue Daten über den gesamten weinwirtschaftlich genutzten Boden zu gewinnen und diese in weitere Folge bei der Bodenbearbeitung und Bewässerung im Weinbau anzuwenden. Dazu wird in einem ersten Schritt mit verschiedenen Radar-Verfahren der Boden von Weingärten, u. a. auf denen bewässerte Rebenanlagen errichtet sind, vermessen, um die vertikale Bodenschichtung zu erhalten. In einem zweiten Schritt wird mithilfe elektrodynamischer Methoden versucht, die dauerhafte Wasserverfügbarkeit für Reben zu detektieren. Nach erfolgter Datenerfassung wird in einem dritten Schritt die Datenauswertung und -darstellung durchgeführt. Im Zuge dessen soll einerseits eine Gegenüberstellung der geophysikalischen Messmethoden erfolgen und andererseits eine flächen- und profilmäßige Modellbildung durchgeführt werden. Diese wenigen Bemerkungen zeigen schon, dass die Voraussetzungen zur Umsetzung der geforderten Ziele sehr komplex sind und dem Projekt daher Prototypencharakter zukommt.

Praxisrelevanz

Projektanwendungen
• Gewinnung von raum-zeitlichen Informationen, die die notwendige Grundlage für raumbezogene Handlungen und Entscheidungen im Agrarsektor sind;
• Rationalisierung in der Agrarproduktion durch Verbesserung der Produktion und der Produktqualität;
• Steigerung der Produktivität durch gezielte Bodenbearbeitung und Bewässerung mit dem allgemeinen Ziel, die Kosten zu senken;
• Entlastung des Menschen von körperlicher und geistiger Tätigkeit durch Digitalisierung (modulare Datenerfassungssysteme) während des gesamten Produktionsprozesses;
• Erfassung von physikalischen Größen aus der Umwelt als Voraussetzung zur Umsetzung der geforderten Klimaziele.

Berichte

Abschlussbericht , 31.03.2024

Kurzfassung

Die geophysikalischen Messverfahren im Weinbau widmen sich der Entwicklung und Anwendung von Methoden bzw. Konzepten zur Lösung raumbezogener Fragestellungen mit dem besonderen Fokus auf den räumlichen Bezug von Informationen in Weingartenböden. Sie beinhalten die Erhebung, die Modellierung, die Aufbereitung und vor allem die Analyse sowie die Präsentation und die Verbreitung der Bodendaten. Bei dem breit angelegten, geoinformatischen Versuchswerk werden drei wichtige Gebiete bei Rebenanlagen behandelt: (I) pedologische Kartierung flächenhafter Diskreta des Bodens mit Scannern, den aktiven Abtastsystemen Light Detection and Ranging (LIDAR, Laser-Radar), Ground Penetrating Radar (GPR, Impulsradar) und Stepped Frequency Radar (SFR, Continuous Wave Radar); (II) hydrographische Kartierung des Bodenwassers mit Technologien zur Bodenwiderstandsmessung (Messgerät LandMapper®) bzw. Bodenleitfähigkeitsmessung (Messgerät Topsoil Mapper); (III) ökologische Kartierung von Rebenwurzeln mithilfe dem Radar-Scanning-System Stepped Frequency Continous Wave-Ground Penetrating Radar (SFCW-GPR, Multifrequenz-Radar). Entstanden ist eine umfassende Übersicht für die Weinbaupraxis, welche die thematischen Aufnahmen anwendungsbezogen behandelt: Diese orientiert sich an der Gruppierung nach Fachgebieten in der weinbaulichen Kulturtechnik und liefert für deren wichtige und typische Maßnahmen – Bodenbearbeitung, -bewässerung und Reihenabstandsgeometrie –, die entsprechenden räumlichen Informationen. Eine Visualisierung der digitalen Daten aus den geophysikalischen Messungen ergibt eine systematische Zusammenstellung zu den Thematiken Boden (Merkmalsobjekte, Struktur und Verdichtung), unterirdisches Wasser (Horizontal- und Tiefenvorkommen) sowie Rebenwurzel (potenzielle Entwicklung und Veränderung im Wachstum). Im Zuge der starken Verbreitung digitaler Rechentechnik besitzen derartige graphische Darstellungen einen eigenen Stellenwert von zentraler Bedeutung. Angesichts einer solchen, noch nicht abgeschlossenen Entwicklung dienen gegenwärtig die gesammelten, verarbeiteten, gespeicherten und aufbereiteten Attributwerte von Weingartenböden dem Lösen standortspezifischer Aufgaben; in besonderer Weise tragen sie zur Verbesserung der individuellen Arbeitserledigung bei. Während die Exploration von Geodaten den informativen Rahmen bereitstellt, sind in der datengestützten Weinbautechnik ökonomische und ökologische Ziele weitaus leichter realisierbar.

Berichtsdateien

SCH GEO Projektbericht.pdf

Abstract (deutsch)

Die geophysikalischen Messverfahren im Weinbau widmen sich der Entwicklung und Anwendung von Methoden bzw. Konzepten zur Lösung raumbezogener Fragestellungen mit dem besonderen Fokus auf den räumlichen Bezug von Informationen in Weingartenböden. Sie beinhalten die Erhebung, die Modellierung, die Aufbereitung und vor allem die Analyse sowie die Präsentation und die Verbreitung der Bodendaten. Bei dem breit angelegten, geoinformatischen Versuchswerk werden drei wichtige Gebiete bei Rebenanlagen behandelt: (I) pedologische Kartierung flächenhafter Diskreta des Bodens mit Scannern, den aktiven Abtastsystemen Light Detection and Ranging (LIDAR, Laser-Radar), Ground Penetrating Radar (GPR, Impulsradar) und Stepped Frequency Radar (SFR, Continuous Wave Radar); (II) hydrographische Kartierung des Bodenwassers mit Technologien zur Bodenwiderstandsmessung (Messgerät LandMapper®) bzw. Bodenleitfähigkeitsmessung (Messgerät Topsoil Mapper); (III) ökologische Kartierung von Rebenwurzeln mithilfe dem Radar-Scanning-System Stepped Frequency Continous Wave-Ground Penetrating Radar (SFCW-GPR, Multifrequenz-Radar). Entstanden ist eine umfassende Übersicht für die Weinbaupraxis, welche die thematischen Aufnahmen anwendungsbezogen behandelt: Diese orientiert sich an der Gruppierung nach Fachgebieten in der weinbaulichen Kulturtechnik und liefert für deren wichtige und typische Maßnahmen – Bodenbearbeitung, -bewässerung und Reihenabstandsgeometrie –, die entsprechenden räumlichen Informationen. Eine Visualisierung der digitalen Daten aus den geophysikalischen Messungen ergibt eine systematische Zusammenstellung zu den Thematiken Boden (Merkmalsobjekte, Struktur und Verdichtung), unterirdisches Wasser (Horizontal- und Tiefenvorkommen) sowie Rebenwurzel (potenzielle Entwicklung und Veränderung im Wachstum). Im Zuge der starken Verbreitung digitaler Rechentechnik besitzen derartige graphische Darstellungen einen eigenen Stellenwert von zentraler Bedeutung. Angesichts einer solchen, noch nicht abgeschlossenen Entwicklung dienen gegenwärtig die gesammelten, verarbeiteten, gespeicherten und aufbereiteten Attributwerte von Weingartenböden dem Lösen standortspezifischer Aufgaben; in besonderer Weise tragen sie zur Verbesserung der individuellen Arbeitserledigung bei. Während die Exploration von Geodaten den informativen Rahmen bereitstellt, sind in der datengestützten Weinbautechnik ökonomische und ökologische Ziele weitaus leichter realisierbar.

Abstract (englisch)

Geophysical measurement methods in viticulture are dedicated to the development and application of methods and concepts for solving spatial issues with a special focus on the spatial reference of information in vineyard soils. They include the collection, modeling, processing and, above all, the analysis, presentation and dissemination of soil data. The broad-based geoinformatics experiment deals with three important areas in vineyards: (I) pedological mapping of areal discretions of the soil with scanners, the active scanning systems Light Detection and Ranging (LIDAR, laser radar), Ground Penetrating Radar (GPR, impulse radar) and Stepped Frequency Radar (SFR, continuous wave radar); (II) hydrographic mapping of soil water with technologies for soil resistivity measurement (LandMapper® measuring device) and soil conductivity measurement (LandMapper® measuring device). (III) ecological mapping of vine roots using the Stepped Frequency Continuous Wave-Ground Penetrating Radar (SFCW-GPR, multi-frequency radar) radar scanning system. The result is a comprehensive overview for viticultural practice, which deals with the thematic images in an application-oriented manner: This is based on the grouping according to specialist areas in viticultural cultivation technology and provides the corresponding spatial information for their important and typical measures - soil cultivation, irrigation and row spacing geometry. A visualization of the digital data from the geophysical measurements results in a systematic compilation on the topics of soil (characteristic objects, structure and compaction), underground water (horizontal and depth occurrence) and vine roots (potential development and change in growth). In the course of the widespread use of digital computing technology, such graphic representations have taken on a central importance of their own. In view of such an ongoing development, the collected, processed, stored and edited attribute values of vineyard soils currently serve to solve site-specific tasks; in particular, they contribute to the improvement of individual work performance. While the exploration of geodata provides the informative framework, economic and ecological goals are much easier to realize in data-supported viticulture technology.

Autor/innen

Alois F. Geyrhofer

SCH GEO Geophysik und -informatik I.pdf

Abstract (deutsch)

Mit den Methoden der digitalen Bodenvisualisierung kann die Charakterisierung von Weingartenböden erfolgen. Wie ist der Boden messbar? Wie lässt sich seine innere Struktur abbilden? Welche elektromagnetischen Eigenschaften weist er auf?

Welche Auswirkungen ergeben sich auf die unmittelbare Umwelt?

Abstract (englisch)

Digital soil visualization methods can be used to characterize vineyard soils. How can the soil be measured? How can its internal structure be mapped? What electromagnetic properties does it exhibit?

What effects does it have on the immediate environment?

Autor/innen

Alois F. Geyrhofer

SCH GEO Geophysik und -informatik II a.pdf

Abstract (deutsch)

Wie mit geophysikalischen Methoden in Weinbergen das im Boden vorhandene Wasser gemessen werden kann.

Abstract (englisch)

How geophysical methods can be used in vineyards to measure the water present in the soil.

Autor/innen

Alois F. Geyrhofer

SCH GEO Geophysik und -informatik II b.pdf

Abstract (deutsch)

Die geophysikalische Zusammensetzung des Bodens entscheidet wesentlich über eine ausreichende Wasserversorgung der Reben. Gute Weingartenböden haben wasserspeichernde Eigenschaften und bieten den Wurzeln die Möglichkeit, zu feuchten Schichten vorzudringen. Mithilfe digitaler Messtechnik werden physikalische Eigenschaften und Beschaffenheit des Bodens hinsichtlich des Qualitätsmerkmals Wasser erfasst.

Abstract (englisch)

The geophysical composition of the soil plays a key role in ensuring a sufficient water supply for the vines. Good vineyard soils have water-retaining properties and offer the roots the opportunity to penetrate to moist layers. Digital measurement technology is used to record the physical properties and composition of the soil with regard to the quality characteristic of water.

Autor/innen

Alois F. Geyrhofer

SCH GEO Geophysik und -informatik III.pdf

Abstract (deutsch)

Wurzel und Stamm der Rebe dienen der Verankerung im Boden sowie der Wasserund Nährstoffaufnahme. Je nach Standort ist ihre Ausgestaltung mitentscheidend für den gesamten Rebstockaufbau. Mithilfe digitaler Messtechnik wird der unter den Reben liegende Raum visualisiert. So zeigen sich deutliche Unterschiede bei jungen und alten Reben sowie bei Unter- und Überflurbewässerung.

Abstract (englisch)

The roots and trunk of the vine serve to anchor it in the soil and to absorb water and nutrients. Depending on the location, their design is decisive for the overall vine structure. Digital measurement technology is used to visualize the space beneath the vines. This reveals clear differences between young and old vines as well as between under- and over-irrigation.

Autor/innen

Alois G. Feyrhofer