gesponsertLandnutzung automatisch überprüfen Satellitenmonitoring im Fördermittelmanagement

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IBYKUS AG für Informationstechnologie

Die IBYKUS AG hat eine Lösung zur Erkennung unzulässiger Bebauung und Versiegelung auf landwirtschaftlichen Flächen entwickelt. Die Software verarbeitet Satellitendaten automatisch und trägt damit zur regelmäßigen Kontrolle der Einhaltung von Prüfanforderungen im Rahmen der neuen GAP-Förderphase bei.

Als einer der führenden IT-Dienstleister im Bereich Öffentlicher Dienst und Fördermittelverwaltung bringt die IBYKUS AG eine Fördermittel-Zahlstelle in Deutschland einen großen Schritt weiter bei der Digitalisierung von Prozessen und Abläufen. Das Unternehmen hat eine Softwarelösung zur Erkennung der Homogenität der Nutzung landwirtschaftlicher Flächen entwickelt. Dieses Tool ist seit August 2023 produktiv im Einsatz. Doch was verbirgt sich hinter der Lösung und an welcher Stelle kommt sie zum Einsatz?

Zunächst zum Hintergrund: Für landwirtschaftliche Nutzflächen können Landwirt:innen Fördermittel im Rahmen der Förderung der Gemeinsamen Agrarpolitik der EU (GAP) beim zuständigen Amt beantragen. Dies geschieht unter dem Aspekt verschiedener Prüfanforderungen, die sich aus fachlichen Richtlinien ergeben. Die Höhe der Auszahlungen ist dabei an die Einhaltung rechtlicher Vorgaben geknüpft. Für die flächenbasierte Förderung spielt dafür die korrekte Ausweisung der Landnutzungskategorie, insbesondere die genaue Abgrenzung landwirtschaftlicher Nutzfläche, eine grundlegende Rolle. Diese findet im Rahmen der neuen GAP-Förderphase der EU ihre Anwendung. Aufgabe der zuständigen Behörden ist es, Flächen zu erfassen, auf denen eventuelle Verstöße bei der Landnutzung registriert werden und anschließend zu korrigieren. An dieser Stelle kommt die Software der IBYKUS AG ins Spiel, die Flächen daraufhin kontrolliert, ob sich auf ihnen unzulässige Bebauungen oder Versiegelungen befinden. Das kann beispielsweise ein großer Anhänger sein, der für längere Zeit abgestellt wird, oder wenn Teilbereiche als Lager- oder Parkplätze genutzt werden. Die entsprechende Fläche wird dann für einen bestimmten Zeitraum nicht landwirtschaftlich genutzt. Die Überprüfung der Landnutzung geschieht automatisch anhand von Satellitendaten. Dafür wird ein Modell mit einem Trainingsdatensatz trainiert und anschließend eine auf maschinellem Lernen basierende Klassifikation durchgeführt. Das Resultat ist eine Karte, auf der jeder Pixel eine Wahrscheinlichkeit für eine Bebauung repräsentiert. Durch verschiedene Grenzwerte werden dann einzelne Bebauungscluster erkannt.

Die Software zur Verarbeitung der Daten ist in Python implementiert. Die technischen Schritte laufen dabei folgendermaßen ab:

• 1. Vorbereitung der Satellitendaten – Layerstack: Zunächst werden georeferenzierte Layerstacks der einzelnen Bänder und der Polarisationen gebildet. Ein Layerstack von Sentinel-Satellitendaten stellt eine mehrdimensionale Anordnung von Pixelwerten dar, wobei jeder Pixel einem bestimmten geografischen Ort auf der Erdoberfläche entspricht. Jede Schicht innerhalb des Stapels entspricht einem bestimmten Spektralband oder Sensorkanal eines Aufnahmezeitpunktes. Die Pixelwerte in jeder Schicht stellen quantitativ die Intensität der elektromagnetischen Strahlung dar, die von der Erdoberfläche oder der Atmosphäre innerhalb des zugehörigen Wellenlängenbereichs reflektiert oder emittiert wird.

• 2. Temporal Resampling: fehlende Datenpunkte (z.B. durch Wolken oder Satellitenposition) werden pixelweise entlang der Zeitachse interpoliert.

• 3. „machine learning“-basierende Klassifikation: Durch eine binäre und auf maschinellem Lernen basierende Klassifikation werden Bebauungswahrscheinlichkeiten in einer Rasterkarte gespeichert.

• 4. Clustering der Ergebnisse: Auf Basis der Klassifikation werden regelbasierte Bebauungscluster auf den Landwirtschaftsflächen identifiziert und im gewünschten Format ausgegeben. Aber nicht nur in der Landwirtschaft kann die Software ihre Anwendung finden. Mit einem passenden Trainingsdatensatz und einem modifizierten Algorithmus können auch weitere Klassifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise sind Wasserflächen, Überschwemmungsgebiete und Schneelandschaften erkennbar.

Weitere Infos zu Lösungen in der Fördermittelverwaltung durch die IBYKUS AG finden Sie hier.

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