Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)

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Titel: Verbundprojekt: Entwicklung von standardisierten Aufnahme- und Auswertungsroutinen für den Einsatz von unbemannten Fluggeräten in der Pflanzenzüchtung und Sortenprüfung (Standards4DroPhe) - Teilprojekt B
Titel (englisch): Collaborative project: Development of standardized data acquisition and analysis routines for the use of unmanned aerial vehicles in plant breeding and variety testing (Standards4DroPhe) - subproject B
Akronym: Standards4DroPhe
Beschreibung (dt.): Veränderte Umweltbedingungen und der Bedarf an ertragsstabilen Sorten stellt die Pflanzenzüchtung vor erhebliche Herausforderungen bei der Durchführung und Bonitur (Phänotypisierung) mehrjähriger Feldversuche an verschiedenen Standorten. Der Einsatz von Coptern und optischen Kameras bietet indes ein hohes Potenzial zum kostengünstigen Hochdurchsatz, zur Objektivierung der Ergebnisse und zur Aufnahme zusätzlicher Pflanzenmerkmale. Die Vielzahl verfügbarer Sensoren und Plattformen steigert jedoch zugleich die Notwendigkeit der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Copter- und Kamerabasierter Boniturergebnisse. Ziel des Projektes 'Standards4DroPhe' ist es daher, standardisierte Aufnahme- und Auswerteverfahren für die Pflanzenzüchtung und Sortenprüfung zu entwickeln. Mit Vorgaben zur Kameratechnik und Flugdurchführung sowie einer Softwarepipeline bis zur Datenauswertung sollen Züchter und Dienstleister in die Lage versetzt werden, Copterflüge nach den entwickelten Standards durchzuführen und bis zur Boniturnote auszuwerten. Die Parametrisierung der Software, die Konfiguration der Kamerasysteme und die Interpretation der Rohdaten bieten dabei einerseits Optionen zur Integration vorhandener Lösungen, andererseits objektive Vergleichsmöglichkeiten durch die Standardisierung. Die Softwarepipeline zeichnet sich damit durch eine hohe Flexibilität, Erweiterbarkeit und Schnittstellen zu proprietären Lösungen zur Datenhaltung bei den Anwendern aus. Die Methodik wird mithilfe eines Test- und Simulationstandes sowie eines Testfeldes am Beispiel der Pflanzenmerkmale Bestandeshöhe und Blühverlauf für Raps entwickelt. Die beteiligten Pflanzenzüchtungsunternehmen und das Bundessortenamt führen zusätzlich Untersuchungen zur Praxistauglichkeit an eigenen Zuchtprogrammen bzw. amtlichen Sortenprüfungen mit hoher Variabilität der Rapsgenotypen durch.
Beschreibung (engl.): Changing environmental conditions and the need for yield-stable varieties pose considerable challenges for plant breeding when conducting field trials over several years at different locations. The use of copters and optical cameras, however, offers a high potential for cost-effective high-throughput field phenotyping, objective results and the recording of additional plant characteristics. However, the multitude of available sensors and platforms increases the need for comparability of different copter and camera based rating results. The aim of the project 'Standards4DroPhe' is therefore to develop standardized recording and evaluation procedures for plant breeding and variety testing. With specifications for camera technology and flight performance as well as a software pipeline up to data evaluation, breeders and service providers are to be enabled to carry out copter flights and rating results according to the developed standards. The parameterization of the software, the configuration of the camera systems and the interpretation of the raw data offer on the one hand options for the integration of existing solutions, on the other hand objective comparison possibilities by standardization. The software pipeline is thus characterized by a high degree of flexibility, expandability and interfaces to proprietary solutions for data management at the users' premises. The methodology will be developed exemplarily for stand height and flowering state of winter oilseed rape with the help of a test and simulation stand and a test field with field phenotyping technology. The participating plant breeding companies and the German Federal Plant Variety Office are also conducting studies on the practical suitability of their own breeding programs and official variety testing with high variability of rapeseed genotypes.
Ergebnis (dt.): Der Einsatz von unbemannten Fluggeräten (UAV) in der Pflanzenzüchtung verspricht nicht nur eine schnellere und objektivere Bonitur, sondern auch eine Vergrößerung des Testsortimentes und damit eine Beschleunigung des Züchtungsprozesses. Im Verbundvorhaben Standards4DroPhe wurde eine Softwarepipeline zur standardisierten Verarbeitung von RGB-Drohnenbilddaten vom Rohdatensatz bis zu digitalen Bonitur in der Pflanzenzüchtung und in der Sortenprüfung am Beispiel von Raps entwickelt. Die Softwarepipeline zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad mit Schnittstellen zu proprietären Lösungen zur Datenhaltung bei den Anwendern aus. Am Beispiel der Merkmale Pflanzenhöhe und Blühverlauf wurden technische Vorgaben, Algorithmen und Modelle für eine UAV-gestützte digitale Bonitur entwickelt und erprobt. Der Workflow wurde experimentell in Testständen, Testparzellen, Feldversuchen und Prüfungen erprobt. Die Zusammenarbeit mit Züchterhäusern und dem Bundessortenamt sicherte die Praxistauglichkeit und prinzipielle Übertragbarkeit der entwickelten Workflows.
Ergebnis (engl.): The use of unmanned aerial vehicles (UAV) in plant breeding not only promises faster and more objective scoring, but also an increase in the test assortment and thus an acceleration of the breeding process. In the Standards4DroPhe collaborative project, a software pipeline was developed for the standardized processing of RGB drone image data from the raw data set to digital scoring in plant breeding and variety testing using rapeseed as an example. The software pipeline is characterized by a high degree of automation with interfaces to proprietary solutions for data management by the users. Technical specifications, algorithms and models for UAV-based digital scoring were developed and tested using the example of plant height and flowering progress. The workflow was tested experimentally in test stands, field trials and variety testing. Cooperation with breeders' houses and the Federal Plant Variety Office ensured that the workflows developed were suitable for practical use and transferable in principle.
Laufzeit: Beginn: 01.10.2020 / Ende: 31.03.2024
Ausf. Einrichtung: Hochschule Osnabrück, Osnabrück
Themenfelder: Pflanzenzüchtung, plant breeding
Förderprogramme: Ackerbaustrategie
Schlagworte: Pflanzenzüchtung, plant breeding, Pflanzenbau, crop production, Digitalisierung, Digitale Welt, digital world, Ackerbau, crop production, Raps, rape seed, Saat- und Pflanzgut, seed and planting material, Datenmanagement, data management, Fernerkundung, remote sensing
Förderkennzeichen: 28AIN01B20
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Weizen*

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"Kleegras und Grünland"

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