Das Projekt "3D MOSAIC" zielte auf eine optimierte Wassereffizienz im Obstanbau, die den ökologischen Fußabdruck der Lebensmittelproduktion zukünftig verkleinern soll. Die Beobachtung und Bewirtschaftung von Baumkulturen sind ein multifaktorielles Problem. Lösungen müssen sich an der hohen räumlich-zeitlichen Variabilität und Komplexität des Systems ausrichten. "3D MOSAIC" erarbeitete das Konzept für eine integrierte Internet-of-Things (IoT)- und Roboter-Lösung hinsichtlich verschiedener Sensorkomponenten und hat hierzu die Expertise von Partnern aus sieben ICT-AGRI (ERANET-FP7) Mitgliedstaaten zusammengebracht.
Dr. rer. habil. Manuela Zude-Sasse, Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie
Im konzeptionellen Projekt mit zwei Jahren Laufzeit wurden multimodale Sensordaten in sehr umfangreichen Messkampagnen in der türkischen Zitrusfruchtproduktion und im deutschen Pflaumenanbau erhoben und anschließend in den Teams des Projektkonsortiums analysiert. Als Begleitmessungen erfolgten Bodenkartierungen, verschiedene Eddy-Kovarianzanalysen, die eine direkte Messung des Energie-, Wasser- und Spurengasaustauschs zwischen der Landoberfläche und der bodennahen Atmosphäre erlauben, sowie Saftfluss-, Wasserpotenzial- und Fruchtqualitätsbestimmungen. Pflanzensensoren auf einem autonom fahrenden Roboter und herkömmlichen Traktoren umfassten Hyperspektralkameras, NDVI-Kamera, Stereokamera, NIR-Kamera, Thermalkameras und Laserscanner (LiDAR). Fruchtanalysen im Feld wurden mit teilweise neuartigen Sensoren manuell oder in drahtlosen Sensornetzwerken eingebunden durchgeführt. Hier sind drei multispektrale Fruchtsensoren (Spider, Blue DA-Meter, zeitaufgelöste Spektroskopie) und ein bildgebendes Verfahren (Rückstreumessung) zu nennen.
Das Datenergebnis ist ein 3D-Gitter, in dem Pflanzen-, Boden- und Klimadaten berücksichtigt werden. Die Innovation von "3D MOSAIC" lag im multimodalen Konzept mit angepassten Ansätzen in der Datenverarbeitung sowie der Nutzung von neuartigen Fruchtsensoren, die bereits jetzt oder zukünftig die Voraussetzungen für die räumliche Informationsgewinnung bieten. Die Schlussfolgerung von potenziellen Nutzern lautete: “Farming with Sensors is so much easier!"
Die Ansätze der Datenverarbeitung wurden publiziert und erreichten hohe Zitationswerte. Auf den Ergebnissen von "3D-MOSAIC" aufbauende, geförderte Forschungsprojekte wurden von den Partnern in Hohenheim und der Schweiz sowie Partnern aus Potsdam und Israel durchgeführt.
Die Sensormethodenentwicklung wurde nach Projektende weitergeführt, wobei vor allem die Nutzung von LiDAR-Sensoren in Raumkulturen durch die Projektergebnisse beschleunigt wurde.
Produktentwicklungen zu neuen Fruchtsensoren wurden im Projektrahmen begonnen. Der "Spider"-Fruchtsensor wurde in einem folgenden Projekt als Kleinserie entwickelt und vom ATB-Startup unter dem Namen FIORAMA kommerzialisiert. Das in "3D MOSAIC" beteiligte italienische Unternehmen hat das Blue DA-Meter in sein Produktportfolio der DA-Meter-Familie aufgenommen. Der italienische Forschungspartner gründete im Projektnachgang ein Startup zur mobilen zeitaufgelösten spektralanalytischen Messung von biologischem Gewebe (Früchte und Humangewebe). Das Fruchtanalysesystem zur bildgebenden Rückstreumessung des Potsdamer Projektpartners wurde an der Massey Universität in Neuseeland baugleich aufgesetzt und wird aktuell in Forschungsarbeiten zur Analyse von Kiwifrüchten eingesetzt.
Durch das Projekt wurde zudem das Thema Präzisionsgartenbau verbreitet. Workshops für Berater, Vortragssessions bei großen Konferenzen und die Einbindung in Abschlussarbeiten von 14 Studierenden führten zu ersten Trainings zum Konzept des Präzisionsgartenbaus, in Zeiten als es weder Lehrmaterialien noch Lehrpersonal dafür gab.
Die BLE hat die bei einigen Projektpartnern noch sehr jungen Teams effektiv unterstützt. So konnte die Mitarbeit von zwei leitenden Wissenschaftlerinnen in den Feldversuchen durch Kinderbetreuung ermöglicht werden. Des Weiteren ermutigte die BLE, weitere EU-Mittel einzuwerben, was letztlich zur Mitarbeit des Potsdamer 3D-MOSAIC-Teams in zwei EU-Projektkonsortien führte.
Die Projektergebnisse wären ohne die Förderung des transnationalen Projektes nicht möglich gewesen. Ein externer Evaluator nahm an allen Treffen und Kampagnen teil und beschrieb die Projektatmosphäre so: "The level of enthusiasm, of cross-disciplinary conversations and comprehension between the participants was infectious."
