Aktualisiert
23.03.2012

 

digitaleInfrarotfotografie

 
 

 

AGRAR, PFLANZENBAU

Es ist nicht nur die optische-ästhetische Wirkung, die Infrarot für uns aus fotografischer Sicht so interessant macht. Multispektrale Informationen werden in einer Vielzahl von optischen Systemen nicht nur in der Industrie, sondern auch im Pflanzenbau und in der Lebensmittelkontrolle zur Qualitätsüberwachung genutzt.

Einsatzgebiete sind zum Beispiel Stickstoffsensoren zur Steuerung einer teilfächenbezogenen Düngung in der Landwirtschaft, Bestimmung des Glucosinulatgehaltes bei Rapssamen mit dem Nahinfrarot-Spektrometer (NIRS) und das Aussortieren von schimmelpilzbefallenen Nüssen mit UV-Licht-Einrichtungen.

Ausgewertet werden dabei auch Informationen jener spektraler Wellenlängen, die außerhalb des von uns visuell wahrnehmbaren Bereichs von 400 bis 700 nm liegen. Bedingt durch das Absorptions- und Reflexionsverhaltens von Chlorophyll liefert sowohl der UV- als auch der Nahinfrarotbereich zusätzliche Aussagen über photosynthetische Aktivitäten im Pflanzenbau.

So sind die Fluoreszenzeigenschaften des Chlorophylls im kurzwelligen UV-Licht zur frühzeitigen Diagnose von Pilzkrankheiten nutzbar.

Weitere Grundlage für Aussagen über die Vitalität einer Vegetation ist das unterschiedliche Reflexionsverhalten von Wasser, Boden und Pflanzen im sichtbaren Spektrum sowie im Nahinfrarotbereich, wie im Kapitel Grundlagen erläutert.

Auch wenn Kontraste und störende Lichtreflexionen abgemildert werden - für eine detaillierte Darstellung von Störungen in einem nah aufgenommenen Vegetationsbestand /auf einer Blattoberfläche sind reine NIR-Aufnahmen nicht ausreichend.

 

Für mehr Aussagekraft muss das Reflexionsverhalten im Nahen Infrarot mit dem Reflexions- bzw Absorptionsverhalten im sichtbaren Spektrum in Bezug gesetzt werden. Die folgenden Spektraldaten zeigen deutlich, dass dieses Verhalten nahezu unabhängig von der Farbpigmentzusammensetzung (Carotinoide, Anthozyane, Chlorophyll) der Pflanzen auftritt und eine pflanzliche Eigenheit ist, die Kunstblumen nicht zeigen.

In der multispektral arbeitenden Fernerkundung werden seit langem nicht nur Infrarot-, sondern auch die Reflexionsdaten im nahen sichtbaren Rot
(620 -700 nm) gesondert erfasst, da sie ebenfalls mit der Aktivität des Chlorophylls und damit der Photosynthese-Leistung der Pflanze in Zusammenhang stehen.

Die Daten beider Spektralbereiche werden über spezielle Software zum „normalisierten differenzierten Vegetationsindex“ (NVDI, Normalized Difference Vegetation Index) verrechnet, der stark mit Dichte und Vitalität der Vegetationsdecke korreliert.

Auch einige der Stickstoffsensoren arbeiten auf der Basis dieses unterschiedlichen Reflexionsverhaltens.

Wird mit Stativ und verschiedenen Filtern gearbeitet, lassen sich mit ein wenig Kenntnissen der die photosynthetisch bedeutsamen Farbkanäle auf vielfältige Weise neu in Bezug zueinander setzen. Die so gewonnenen Informationen können Aussagen über den Vitalitiätszustand der Pflanzen deutlich erleichtern.

Mit an den NVDI angelehnten Differenzbildern Infrarot zu sichtbarem Rot werden Photosyntheseaktivitäten unabhängig von der ausgehenden Blattfarbe gut in Grautonabstufungen dargestellt. Weiterhin erscheint alles in der Pflanzenumgebung schwarz, was in beiden Spektralbereichen vergleichbares Reflexionsverhalten zeigt, Boden und Steine beispielsweise. Nicht aktive (Pflanzen)teile erscheinen dunkelgrau bis schwarz.

Gerade tierische Schaderreger wie Blattläuse, die gern die Blattfarbe annehmen und somit schwer rechtzeitig zu erkennen sind, lassen sich mit den Differenzbildern gut sichtbar machen.

 

Vier Photobeispiele von Farbe bis Infrarot

 

 

 

 
 

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