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BopaBW – Oberflächennahe Bodenparameter Baden-Württemberg

Das Projekt „BopaBW – Oberflächennahe Bodenparameter Baden-Württemberg“ ist ein vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) finanziertes Drittmittelprojekt unter der Leitung des LGRB. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Bundesanstalt für Geo­wissenschaften und Rohstoffe (BGR) und des Geoforschungs­zentrums Potsdam (GFZ) wurde untersucht, inwieweit Satellitenbilddaten der Sentinel‑2-Missionen zur Vorhersage von ober­flächen­­nahen Boden­para­metern auf Acker- und Rebflächen in Baden-Württemberg genutzt werden können. Das Projekt BopaBW hatte eine Laufzeit vom 1. Januar 2018 bis zum 31. Mai 2023. 

Luftbildaufnahme von Acker- und Grünlandflächen. Auf einer Wiese steht ein Auto. Davor liegt eine große quadratische Platte. LGRB

Hauptziel des Projekts war die Erstellung von Bodeneigenschaftskarten, z. B. zum organischen Bodenkohlenstoffgehalt und zum Tongehalt, mittels maschineller Lernverfahren (Random Forest). Für diesen Zweck wurden mehrere Hundert Referenz­datensätze, vorwiegend aus den umfangreichen Datenbanken des LGRB, mit Satellitenbildszenen der Jahre 2018, 2019, 2020 und 2021 kombiniert. Ein weiterer Fokus während der Projektzeit lag auf dem Aufbau einer Spektralbibliothek für die Böden des Landes Baden-Württemberg. Bis Projektende wurden knapp 5000 repräsentative Bodenproben aus dem LGRB-Archiv in einem eigens am LGRB eingerichteten Spektroskopie-Labor eingemessen. Ergänzend zur Ableitung chemischer und physikalischer Bodenkenngrößen wurde im Rahmen des BopaBW-Projekts die Eignung von Sentinel‑1‑Radardaten hin­sicht­lich des Monitorings, z. B. von Moorsetzungen in Baden-Württemberg, getestet. 

In einer Dunkelkammer sind auf einem Tisch drei Messgeräte auf das Zentrum einer dunklen Platte gerichtet. Davor stehen Schälchen mit verschiedenen Bodenproben. LGRB
Bodenspektroskopiemessungen unter Laborbedingungen zum Aufbau einer landeseigenen Hyperspektraldatenbank für die unterschiedlichen Böden Baden-Württembergs
Die Grafik zeigt drei z. T. unterbrochene ansteigende Kurven in verschiedenen Farben. LGRB
Beispiel-Spektren für einen Standort aus Hyperspektralmessungen im Gelände (rot), Labor (grün) und abgeleitet aus multispektralen Sentinel-2-Aufnahmen (blau)
Übersichtskarte von Baden-Württemberg mit Rasterpunkten in verschiedenen braunen und türkisblauen Farbtönen LGRB
Modellierte Gehalte an organischem Bodenkohlenstoff im Oberboden von Ackerstandorten in Baden-Württemberg basierend auf Sentinel-2-Satellitenbilddaten

Besonders wertvoll mit Blick auf zukünftige Arbeiten am LGRB ist der automatisierte und modular erweiterbare Workflow zum Prozessieren der Satellitenbildszenen. Damit lassen sich Bodeneigenschaftskarten auf direktem Wege spektral ableiten und bei Vorliegen neuer Aufnahmen schnell und unkompliziert aktualisieren. Außerdem lassen sich mithilfe des Workflows aus den Satellitenbilddaten Themenebenen erzeugen, die als zusätzliche erklärende Variable in Digital Soil Mapping Projekten verwendet werden können, z. B. Vegetationsindices. 

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