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Wie selbst Satellitendaten nutzen – Teil 3

Satellitendaten selber nutzen – Vorbereitung QGIS

QGIS – Installation/Konfiguration

Falls nicht geschehen, bitte den für Ihren Rechner passenden „Standalone-Installer aus OSGeo4W-Paketen“ und hier die Version 3.4x zu installieren (Einstieg – https://www.qgis.org/de/site/forusers/index.html).

Nach erfolgreicher Installation sehen Sie auf Ihrem Desktop das Verzeichnis QGIS 3.4. Um QGIS direkt über den Desktop starten zu können kopieren wir den QGIS „Startknopf“ auf die Oberfläche, dazu öffnen wir dieses Verzeichnis, wählen „QGIS Desktop 3.4.7 with GRASS 7.6.1“ aus, drücken die rechte Maustaste und klicken auf „Kopieren“. Dann auf den Desktop klicken , rechte Maustaste „Einfügen“.

Danach starten wir QGIS, beim Eröffnungsdialog bitte „Sauberer Start“ wählen.

Dann installieren wir die für die Übernahme von Satellitendaten notwendige Erweiterung.

Nach erfolgreicher Installation bitte das SCP Dock Fenster links unten schließen.

QGIS – Flächendaten aus Antragsstellung übernehmen

Die Flächendaten aus der Antragsstellung sollten in ein eigenes Verzeichnis entpackt werden. WICHTIG! Bitte alle zu einem Shape gehörenden Dateien kopieren (bei den Flächendaten aus der Antragsstellung sind das die .dbf, .prj, .shp und .shx).

QGIS → Layer → Layer hinzufügen → Vektorlayer hinzufügen

QGIS – externe Kartendienste einbinden (Google, Bing, OSM)

Google Maps und weitere Kartendienste lassen sich in problemlos in QGIS einbinden.
Im Browserfenster von QGIS (Ansicht → Bedienfelder → Browserfenster) gibt es Tile Server XYZ (XYZ Tiles). Dort im Kontextmenü (Rechtsklick) Neue Verbindung… (New Connection…) und den gewünschten Dienst (URL und Name) einfügen und dann zur Karte hinzufügen.

URLs:
OpenStreetMap: http://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png
Bing Aerial: http://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a{q}.jpeg?g=1

Google Hybrid: https://mt1.google.com/vt/lyrs=y&x={x}&y={y}&z={z}
Google Satellite: https://mt1.google.com/vt/lyrs=s&x={x}&y={y}&z={z}

Bei Google wird über die Variable lyrs der Kartentyp ausgewählt:
h = Nur Straßen
m = Straßenklarte
p = Gelände
s = Satellit
t = Nur Gelände
y = Hybrid

QGIS – externe Kartendienste einbinden (Daten von Landesämtern wie z.B. dem LfULG Sachsen)

Viele Landesämter in Deutschland stellen ihre Karten digital als Kartendienste zur Verfügung, die in QGIS eingebunden werden können. Ein Beispiel dazu sind Karten der LfULG Sachsen, die freundlicherweise eine Anleitung hierfür bereitstellen. (https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/wasser/download/Nutzeranleitung.QGIS.Internet.pdf).

Im Browserfenster von QGIS (Ansicht → Bedienfelder → Browserfenster) gibt es den Eintrag WMS/WMTS. Dort im Kontextmenü (Rechtsklick) Neue Verbindung… (New Connection…) und den gewünschten Dienst (URL und Name) einfügen und dann zur Karte hinzufügen.

Im nächsten Newsletter werde ich zeigen wie Sie Sentinel- Daten für Ihre Flächen in QGIS einlesen können.

Fragen Sie uns, wir freuen uns auf Ihre Aufgaben! Unsere Spezialität sind betriebsspezifische Lösungen, wir schätzen Sie und Ihre Herausforderungen =;-).

Unsere Kontaktdaten sind:

exagt@exagt.de oder persönlich:

andreas.schmidt@exagt.de
+49 (0) 173 352 8960, +49 (0) 34324 269739

arnim.grabo@exagt.de
+49 (0) 176 72588814, +49 (0) 34324 269737

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Wie selbst kostenlose Satellitendaten nutzen – Teil 2

Einführung Geodaten und QGIS

In unserem letzten Newsletter habe ich darüber geschrieben, wie man sich kostenlose Satellitendaten mit Hilfe des vom Sentinel-Hub bereitgestellten EO-Browser anschaut. Um diese Daten nicht nur anzuschauen, sondern praktisch zu nutzen ist die Hilfe spezieller Software nötig. Ich verwende seit mehreren Jahren dazu das freie Geoinformationssystem QGIS.

Prinzipiell ist ein Geoinformationsystem (GIS) ein System zur Darstellung und Bearbeitung von Geodaten, Daten, die zusätzlich eine räumliche Lage besitzen.

Geodaten – historisch

(C) Wikimedia

Ein Beispiel für vorgeschichtliche Geodaten (ohne Computer und Software) sind die etwa 15.500 Jahre alten Höhlenmalereien von Cro-Magnon-Jägern, die Bilder ihrer Beutetiere an die Wände der Höhle von Lascaux (Frankreich) malten. Zusammen wurden Pfad- und Strichzeichnungen über Wanderrouten der Tiere gefunden, somit wurde den Bildern der Beutetiere eine räumliche Lage zugewiesen.

Geodaten – Flächendaten aus Antragsstellung

Heute geht es weniger um Beutetiere und ihre Wanderwege, sondern um Anträge auf Direktzahlungen und flächenbezogener Agrarförderung (Flächenantragsstellung in den Bundesländern siehe https://www.zi-daten.de/gsaa-adress.html). Dazu müssen alle Flächen mit den erforderlichen flächenbezogenen Informationen erfasst werden. Ein positiver Nebeneffekt dieser aufwendigen Arbeit ist es, dass damit der Landwirt Geodaten über die Flächen seines Betriebes zur Verfügung hat, die in QGIS genutzt werden können, die genutzen Portale bieten dazu die Möglichkeit die erfassten Daten wieder zu exportieren.

Geodaten – Satellitenbilder

Satellitendaten des Sentinel-2 wie sie vorverarbeitet (Geometriekorrektur, Atmosphärenkorrektur) vom Sentinel-Hub bereitgestellt werden, haben genauso einen Geobezug, für jeden einzelnen Bildpunkt ist seine räumliche Lage definiert.

Das freie Geoinformationssystem QGIS

QGIS bietet für ein freies GIS solch eine Unmenge von Funktionen, die für die allermeisten Anwendungsaufgaben in unserem Ingenieurbüro eine Lösung bieten. Aufgrund des geringen Speicherbedarfs eignet sich QGIS für den Einsatz auf älterer Hardware bzw. kann parallel zu anderen Anwendungen eingesetzt werden. Es läuft auf vielen unterschiedlichen Plattformen wie Windows, Linux und Mac OS X.

Einen Einstieg finden Sie unter:
https://www.qgis.org/de/site/forusers/index.html

Für unsere zukünftigen „Lektionen“ bitte ich Sie die für Ihren Rechner passende „Standalone-Installer aus OSGeo4W-Paketen“ und hier die Version 3.4x zu installieren. Im nächsten Newsletter werde ich zeigen wie Sie ihre Flächenantragsdaten in das System importieren und verfügbare Internetdienste von Google/Bingbilder und Karten bis zu den von den jeweiligen Landesanstalten zur Verfügung gestellten Daten zu nutzen.

Fragen Sie uns, wir freuen uns auf Ihre Aufgaben! Unsere Spezialität sind betriebsspezifische Lösungen, wir schätzen Sie und Ihre Herausforderungen =;-).

Unsere Kontaktdaten sind:

exagt@exagt.de oder persönlich:

andreas.schmidt@exagt.de
+49 (0) 173 352 8960, +49 (0) 34324 269739

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Wie selbst kostenlose Satellitendaten nutzen?

Hier möchte ich darüber schreiben, wie der interessierte Landwirt kostenlose Satellitendaten nutzen kann OHNE auf kostenpflichtige Programme/Cloudlösungen zurückzugreifen.

Dazu braucht man einen Zugang zu den Satellitendaten, ein freies Geoinformationssystem zum kreieren, bearbeiten, anzeigen, analysieren räumlicher Informationen sowie ein Programm zur Erstellung von Datensätzen für gebräuchliche Schlepper- bzw. Geräteterminals, um erstellte Applikationskarten praktisch nutzen zu können.

Diese Anleitungen sollen zeigen, dass die praktische Arbeit mit den Satellitendaten keine Geheimwissenschaft ist und dazu anregen sich mit dem Thema zu beschäftigen. Obwohl ich nach besten Wissen und Gewissen diese Texte verfasse, kann ich nicht für Fehlerfreiheit garantieren sowie Support (telefonisch oder per Email) leisten.

Geschichte/Nutzen von Satellitenfernerkundung

Mit dem Start des amerikanischen LANDSAT Programms bzw. den Fernerkundungsaktivitäten der Sowjetunion und der daran beteiligten Staaten (u.a. mit der MKF 6 von Carl Zeiss Jena) begann die systematische und kontinuierliche Erdbeobachtung aus dem Weltraum.

Die Satellitenfernerkundung diente und dient zum einen zur Kartierung natürlicher Ressourcen sowie der Erfassung von Veränderungen, welche durch Naturprozesse und menschliches Handeln verursacht werden. So ist die Landwirtschaft eine der möglichen Anwendungsgebiete. Landnutzungsklassifizierungen (welche Fruchtarten stehen auf welchem Feld) sowie Ertragsprognosen waren die ersten landwirtschaftlichen Anwendungen. Diese wichtigen Informationen in den Zeiten des kalten Krieges gaben Auskunft über die Quantität der Nahrungsmittelversorgung z.B. der Sowjetunion. Für die Ableitung von konkreten Handlungsempfehlungen für den Pflanzenbau waren diese Satellitendaten nicht geeignet. Neben einer zu geringen Auflösung (30 x 30 m² und gröber) war die Beschaffung der Daten aufwendig (Zeit und Kosten) sowie die Software zur Verarbeitung der Bilder und die benötigte leistungsfähige Computerhardware teuer (mehrere 10.000 DM).

Im Bereich Performanz der Computer hat sich seitdem einiges getan, selbst preiswerte Rechner haben heutzutage eine mehr als ausreichende Leistungsfähigkeit und durch die Open Source Bewegung steht die notwendige Software kostenlos zur Verfügung.

Blieb „nur noch“ die Verfügbarkeit/Beschaffbarkeit von qualitativ brauchbaren und kostengünstigen Satellitendaten. Durch das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus der Europäischen Union wurde dieser Wunsch erfüllt. So werden durch die Sentinel-2 Satelliten nicht nur hochauflösende Satellitendaten kostenlos zur Verfügung gestellt (aktuell in unseren Breiten rund alle drei Tage ein Satellitenbild mit einer Auflösung bis zu 10×10 m²) sondern die früher aufwendige Vorverarbeitung (Geometriekorrektur, Atmosphärenkorrektur) wird durch die Weblösung Sentinel Hub einfach möglich.

Online Sentinel-2 Bilder anschauen

Um einen Eindruck von der Quantität und Qualität der bereitgestellten Bilder zu bekommen lohnt es sich, den vom Sentinel-Hub bereitgestellen EO Browser zu auszuprobieren. Für eine intensive Arbeit (wie in den hier gezeigten Bildern) ist die Erstellung und Nutzung eines Accounts nötig.

Eine Erklärung bedarf die Bedeutung des Parameters Wolkenbedeckungsgrad, dieser gibt an wieviel Prozent einer Satellitenszene (rund 100 x 100 km²) von Wolken bedeckt ist. Ob das gewünschte Gebiet wirklich betroffen ist, ist erst in den Vorschaubildern bzw. in den geladenen Bildern erkennbar.

Abbildung 1: Anschauen von Sentinel-2 Bildern über den EO Browser auf www.sentinel-hub.com
Abbildung 2: Navigation zum gewünschten Ort (rechts oben) hier Zschochau, Einstellen des gewünschten Ausschnitts, Auswahl links der zwei Sentinel-2 Satelliten, des maximalen Wolkenbedeckungsgrads der Gesamtszene sowie den Zeitraum der gewünschten Suche.
Abbildung 3: Links die gefundenen Satellitenbilder, blau hinterlegt auf der Karte der durch die Satellitenszene abgedeckte Abschnitt, mit „Visualize“ wird diese angezeigt.
Abbildung 4: Auswahl der Echtfarbendarstellung (True Color) sowie über das Schiebereglersymbol Aktivierung der Atmosphärenkorrektur.

Atmosphären-Korrektur

Einen nicht unbeträchtlichen Teil der Bilddaten der Sentinel-2 Satelliten wird benutzt um z.B. Wolken zu erkennen (diese Bildausschnitte sind für uns unbrauchbar) sowie Einflüsse der Atmosphäre korrigieren zu können. Um einen ersten Eindruck von der Leistungsfähigkeit dieser Technik zu erhalten, kann man im EO Browser die DOS1 Korrektur aktivieren.

Abbildung 5: Echtfarbendarstellung mit aktivierter Atmosphärenkorrektur DOS1.

Die Abbildungen in diesem Beitrag sollen zum Ausprobieren animieren. Im nächsten Beitrag werden wir uns mit dem freien Geoinformationssystem QGIS als Basis für die Satellitenbildauswertung beschäftigen.