DE19844615C2

DE19844615C2 - Verfahren zum Bestimmen und Geocodieren einer Fruchtbarkeitskarte von Bodenoberflächen sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19844615C2
Application number: DE1998144615
Authority: DE
Inventors: Volker Tank; Peter Haschberger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: DE19844615A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen und Geoco dieren einer Fruchtbarkeitskarte von Bodenoberflächen sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Generell kann das erfindungsgemäße Verfahren bei jeder Art von Ober flächen, d. h sowohl bei Land- als auch Wasserflächen, einge setzt werden.

Solche Verfahren haben eine besondere Bedeutung in der moder nen Landwirtschaft beim sogenannten "precision-farming". Da bei wird unter Nutzung des differentiellen Global-Positioning- Systems (DGPS) eine Bodenfruchtbarkeitskarte, insbesondere von Ackerflächen, angelegt und geocodiert in einem Rechner oder rechnergestützten, elektronischen Speichermedium gespei chert.

Zur Aufnahme einer solchen Karte werden Bodenproben an durch das GPS geographisch definierten und reproduzierbaren Stellen eines Ackers entnommen und anschließend hinsichtlich der Fruchtbarkeit analysiert. Die Fruchtbarkeitsparameter und die geographische, mittels DGPS erhaltene Lokalisierung bilden zu sammen die geocodierte Fruchtbarkeitskarte.

In DE 195 45 704 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum selbsttätigen Vermessen landwirtschaftlicher Nutzflächen und zum Bestimmen von Bodenprobenstellen unter Verwendung von GPS beschrieben, wobei mit Hilfe einer nach dem Radarprinzip arbeitenden Sensoranordnung die Nutzfläche streifenförmig ab getastet wird. Die vom Sensor zeitgleich mit dem Überfahren der Nutzfläche gelieferten Daten werden fortlaufend aufge zeichnet. Die aufgezeichneten Daten werden mittels einer Software verarbeitet und in Beziehung zu den durch GPS bzw. DGPS ermittelten Daten gesetzt. Das Ergebnis wird schließlich zur exakten Bestimmung der Bodenprobenstellen ausgewertet.

Zum Bestimmen und Geocodieren einer Fruchtbarkeitskarte von Bodenoberflächen wird gemäß WO 98/21 927 ein landwirtschaft liches Fahrzeug eingesetzt, an dem eine Meßeinrichtung ange bracht ist, mit deren Sensor charakteristische Eigenschaften während der Befahrung eines landwirtschaftlich genutzten Ge ländes ortsabhängig erfaßt werden; diese Meßwerte werden dann gemeinsam mit dem mittels GPS bestimmten Meßort abgespei chert.

Ferner ist aus WO 95/04450 ein Verfahren zur gezielten Aus bringung von Dünger bekannt. Hierzu werden mittels einer ent sprechend ausgerüsteten Vorrichtung Bodenproben entnommen, die anschließend abgepackt und markiert werden. Diese Proben werden anschließend ausgewertet, und die Ergebnisse werden zu sammen mit dem mittels GPS bei der Probennahme ermittelten Probenort abgespeichert. Bei der Erstellung von Fruchtbar keitskarten werden Infrarot-Meßverfahren eingesetzt. Ferner wird bei der Ausbringung von Dünger die gemessene Fruchtbar keit des jeweiligen Ausbringungsortes berücksichtigt.

Aus DE 44 13 739 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum gezielten, spezifischen Ausbringen von Nähr- und Pflege mitteln im Ackerbau beschrieben. Hierbei werden Infrarotsen soren verwendet, die vorzugsweise im Spektralbereich von 8 µm bis 14 µm arbeiten, da in diesem Spektralbereich das Maximum der emittierten Strahlung für Objekte liegt, deren Temperatur sich im Bereich natürlicher Temperaturen zur Frühjahrs- und Sommerzeit befindet. Mittels dieser Infrarot-Sensoren wird die natürliche Wärmestrahlung einer bepflanzten Ackerfläche aufgenommen; hierbei werden zusätzlich bepflanzte und unbe pflanzte Stellen aufgrund der unterschiedlichen Reflexion des unbebauten Bodens und den darauf wachsenden Pflanzen unter schieden.

Mittels bekannter Verfahren wird somit eine geocodierte Dün gekarte erhalten, die die notwendige Düngemenge (Gülle) und/oder Zusammensetzung des Düngers (Mineraldüngers) für die zu erfolgende(n) Düngung(en) enthält. Die Düngung der Acker flächen erfolgt dann DGPS-gesteuert, entsprechend der geoco dierten und in einem Steuerrechner eines Düngefahrzeugs ge speicherter Düngekarte. Das heißt, über DGPS wird die geogra phische Position des Düngerfahrzeugs (Mineraldünger-Streuer oder Güllefaß) kontinuierlich bestimmt, mit der im Rechner gespeicherten Düngekarte verglichen und mit Hilfe des Rech ners die Mischung und/oder Menge des ausgebrachten Düngers ermittelt. Auf diese Weise wird dann jedes Bodensegment ge zielt und individuell optimal gedüngt.

Nachteilig bei den bekannten bisher eingesetzten Verfahren ist, daß zur Erstellung der Fruchtbarkeitskarte die aufwendi ge Entnahme von Bodenproben und deren kostspielige, biochemi sche Analyse in einem Labor durchgeführt werden muß. Das ist einerseits zeitraubend, andererseits teuer. Nachteilig bei den bisher eingesetzten Verfahren ist ferner, daß die Bestim mung der Bodenfruchtbarkeit und die Düngung in zwei Schritten erfolgen muß, die zeitlich voneinander unabhängig sind und nicht an ein und demselben Ort erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bestimmen und Geocodieren einer Fruchtbarkeitskarte von Bodenoberflächen dahingehend zu verbessern, daß dies mit erheblich weniger Aufwand und damit schneller sowie in Echtzeit durchzuführen ist. Ferner soll durch die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden, welche in Verbindung mit Land-, oder Luftfahrzeugen, insbesondere in Verbindung mit landwirt schaftlichen Ackerfahrzeugen, einsetzbar ist.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8. Vorteilhafte Ausbildungen einer erfin dungsmäßigen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 9 bis 23.

Durch die Erfindung ist somit ein Verfahren zum insbesondere kleinräumigen Bestimmen der Infrarotstrahlung von geologi schen Bodenoberflächen geschaffen, welches es erlaubt, die Temperaturverteilung dieser Oberflächen zu bestimmen und dar aus beispielsweise bei Ackerflächen deren Fruchtbarkeitsver teilung zu bestimmen und mit Unterstützung des DGPS geoco diert beispielsweise in Form einer Fruchtbarkeitskarte zu speichern, oder aber auch direkt zur individuellen Düngung der geocodierten Flächensegmente zu verwenden.

Hierzu wird zum Bestimmen und Geocodieren einer Fruchtbar keitskarte von Bodenoberflächen die natürliche Infrarotstrah lung der Oberflächen in atmosphärischen Fenster von 3 bis 5 µm und 8 bis 14 µm aufgenommen. Ferner werden erfindungsgemäß die von Oberflächenart und Beschaffenheit abhängigen Absorp tionseigenschaften für sichtbare und nahe infrarote Strahlung (bis etwa 2,5 µm) von geologischen Oberflächen genutzt.

Diese Absorptionseigenschaften wirken sich so aus, daß auf treffende Strahlung der Sonne, d. h. direktes Sonnenlicht oder Streulicht, von unterschiedlichen Oberflächen unterschiedlich stark absorbiert bzw. reflektiert wird und damit zu unter schiedlicher Erwärmung und somit unterschiedlichen Temperatu ren der Oberflächen führt. Die unterschiedlichen Temperaturen wiederum bewirken Unterschiede in den infraroten Strahldich ten der Oberflächen, welche erfaßt und registriert werden.

Aus den unterschiedlichen Infrarot-Strahldichten werden mit tels des erfindungsgemäßen Verfahrens die unterschiedlichen Temperaturen der Oberflächen bestimmt; daraus werden die Ab sorptionseigenschaften im sichtbaren und nahen Infrarot ermittelt, und aus diesen wird auf andere Eigenschaften der Oberflächen, wie zum Beispiel mineralogische Zusammensetzung von Gesteinen oder auch Fruchtbarkeit von Ackerböden, ge schlossen.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Ermitteln der Bodenfruchtbarkeit von Ackerflächen. Diese wird bestimmt durch eine Vielzahl organischer und anor ganischer Verbindungen (Humus und Mineralien u. ä.) sowie durch die mechanische Beschaffenheit, d. h. Körnigkeit und Typ, wie Sand, Lehm, Moor, des Bodens. Bodentypen sind meist großräumig homogen, beispielsweise wechseln Sand und Moor nicht kleinräumig wiederholt. Hierbei werden als kleinräumig Bruchteile typischer Ackergrößen angesehen und als großräumig die Ackerflächen ganzer Dörfer oder Landstriche.

Dagegen ist meist die Bodenbeschaffenheit und damit die Bo denfruchtbarkeit einer als Einheit bearbeiteten Ackerfläche eines Bodentyps nicht homogen. Inhomogenitäten bewirken Un terschiede in der Färbung der Bodenbereiche. Dabei gilt all gemein für jeden Bodentyp, daß mit zunehmender Fruchtbarkeit eines Ackers der Boden dunkler wird, oder anders ausgedrückt, je heller der Boden ist, desto geringer ist seine Fruchtbar keit. Dieses gilt in jedem Fall für die Fruchtbarkeit auf grund organischer Bodenbestandteile, beispielsweise Humus.

Bei geschlossenen Ackerflächen desselben Bodentyps geben da her Unterschiede in der Färbung Hinweise auf Unterschiede in der Fruchtbarkeit. Dunkle Oberflächen absorbieren Sonnenlicht stärker als helle. Daher heizen sich bei direktem Sonnenein fall oder gestreutem Licht, beispielsweise bei Bewölkung, dunkle, d. h. fruchtbarere Bereiche stärker auf als hellere, d. h. weniger fruchtbare Bereiche. Das Momentbild der relati ven Temperaturverteilung eines Ackers zu einem beliebigen Zeitpunkt ist somit auch das Bild der Verteilung der Boden fruchtbarkeit.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher die relative Temperaturverteilung als Maß für die relative Fruchtbarkeits verteilung des Ackers ermittelt. Es braucht dann nur noch für eine definierte Stelle des Ackers die tatsächliche Fruchtbar keit bestimmt zu werden. Gemäß der Erfindung wird auf diese tatsächliche Fruchtbarkeit die gemessene, relative Verteilung bezogen, wodurch sich die tatsächliche Verteilung der Fruchtbarkeit ergibt.

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Acker flächen wird zur Erfassung der Infrarotstrahlung speziell der Wellenlängen-Bereich von etwa 10 bis 14 µm genutzt. In diesem Bereich ist der Emissionsgrad ε von allen Bodentypen nahezu gleich und sehr hoch, nämlich ε = 0,98 mit Unterschieden von weniger als ein Prozent (1%) zwischen den Bodentypen. Das be deutet, es treten keine bodenabhängigen Einflüsse auf. Ferner ist der Anteil der am Boden reflektierten Infrarotstrahlung aus der Umgebung, im wesentlichen vom Himmel, gering und da her vernachlässigbar.

Somit sind gemessene Infrarot-Strahlungswerte und daraus be stimmte Temperaturen verschiedener Böden miteinander direkt vergleichbar. Aus den unterschiedlichen Infrarot-Strahldich ten im Wellenlängen-Bereich von 10 bis 14 µm werden daher ge mäß der Erfindung die unterschiedlichen Temperaturen der Oberflächen bestimmt; daraus werden die Absorptionseigen schaften im sichtbaren und nahen Infrarot ermittelt und aus diesen auf die relative Verteilung der Bodenfruchtbarkeit ge schlossen. Prinzipiell ist der gesamte Bereich des atmosphä rischen Fensters von 8 bis 14 µm verwendbar; bei Ackerböden ist jedoch eine vom Quarzgehalt abhängige Reststrahlenbande im Bereich von 8 bis 10 µm zu beachten. Ein derartiger Einfluß existiert im Bereich von 10 bis 14 µm nicht.

Die Unterschiede der Bodenfruchtbarkeit sind räumlich nicht scharf begrenzt, sondern von stetigem Verlauf mit gleitenden Übergangen. Es ist daher ausreichend, sie mit endlicher, geo metrischer Auflösung zu erfassen, z. B. für Bereiche von etwa 1 m², dieses aber lückenlos für den gesamten Acker. Das bedeu tet, daß je Hektar Ackerfläche 10000 Meßwerte aufzunehmen und abzuspeichern sind.

Gemäß der Erfindung kann zur Bestimmung der Bodenfruchtbar keitsverteilung die Infrarotstrahlung unbewachsener Ackerflä chen, beispielsweise nach dem Pflügen, vorzugsweise nach dem Eggen, aufgenommen werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß bei der Aufnahme der Infrarotstrahlung die untersuchte Acker fläche gleichmäßig von der Sonne oder von Himmelslicht be strahlt wird. Das heißt, die Aufnahme kann bei klarem Himmel, aber auch bei vollständig bedecktem Himmel erfolgen. Bei teilweise bedecktem Himmel bewirken Wolkenschatten gegenüber unbeschatteten Flächen Unterschiede in der Bodenaufheizung und damit unerwünschte Temperaturunterschiede. Diese Situati on ist daher zu vermeiden.

Ebenso ist darauf zu achten, daß Flächen, die dem Schatten von Bäumen, wie einzeln stehenden Bäumen, oder Waldrändern ausgesetzt sein können, nur dann in die Aufnahme einbezogen werden, wenn Lauf und Stand der Sonne die gleiche Einstrah lung gewährleisten wie auf der übrigen Fläche. Es ist auch darauf zu achten, daß durch unterschiedliche Einstrahlungs dauer verursachte Temperaturunterschiede ausgeglichen werden, d. h., daß der Acker in thermischem Gleichgewicht ist.

Beispielsweise werden Äcker, bei denen Bereiche am frühen Morgen im Schatten liegen, während andere Bereiche schon be sonnt sind, erst dann aufgenommen, wenn auch die anfangs be schatteten Bereiche lange genug der Sonne ausgesetzt waren. Auch sollen Aufnahmen erst dann gemacht werden, wenn eventu eller Tau auf den Flächen vollkommen verdunstet ist, weil da nach erst die Aufheizung der Flächen zu Unterschieden führt, die nur von der Bodenfärbung abhängen und nicht auch von der Betauung. Dies ist besonders auch bei beschatteten Flächen zu beachten.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Infrarotstrahlung des Ackers vom Flugzeug aus mit tels eines Infrarot-Linescanners erfaßt. Das geht sehr schnell, ist aber relativ teuer insbesondere, wenn Wiederho lungen gewünscht oder notwendig sind. Ferner ist eine Geoco dierung der Daten nicht bei der Aufnahme im Flug möglich, sondern muß anschließend im Rahmen einer digitalen Aufberei tung der Linescannerbilder erfolgen, die auch geometrische und radiometrische Korrekturen enthält.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Infrarotstrah lung eines Ackers mittels einer bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfassen, welche an einem Fahrzeug, vorzugsweise an einem mit GPS ausgerüsteten Traktor, montiert über den Acker gefahren wird. Naturgemäß dauert dabei das Aufnehmen der In frarotstrahlung des Ackers eine längere Zeit, ist aber auch bei Wiederholung kostengünstig, zumal sie mit anderen Ar beitsgängen, beispielsweise der Aussaat, verknüpft werden kann.

Wegen der längeren Dauer kann es insbesondere bei starker Sonneneinstrahlung oder auch wechselhaftem Wetter, wie wech selnden Winden, vorkommen, daß sich der Acker während der Dauer der Aufnahme nicht in thermischem Gleichgewicht befin det, sondern stetig wärmer oder kühler wird. Die Aufnahmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten sind dann nicht mehr direkt miteinander zu vergleichen. Im Extremfall kann eine unfrucht barere Stelle wärmer geworden sein als eine vorher aufgenom mene, fruchtbarere Stelle, so daß die zuletzt aufgenommene Stelle fehlerhaft als fruchtbarere Stelle erscheint.

Zur Korrektur derartiger, unerwünschter Einflüsse wird die Infrarotstrahlung einer mitgeführten, der Einstrahlung ausge setzten Referenzfläche wiederholt erfaßt. Die an dieser Refe renzfläche ermittelten, zeitlichen Änderungen der Einstrahlung und damit Aufheizung oder Abkühlung werden zur Korrektur der Meßwerte der erfaßten Bodenflächen verwendet. Für beson ders präzise Korrekturen werden außerdem Lufttemperatur, Windstärke und gesamte Einstrahlung erfaßt und aufgezeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine schematische Darstellung einer Ausfüh rungsform einer Sensoreinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Halterungsvorrich tung für die Anzahl Sensoreinrichtungen;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Er fassen einer sich ändernden Einstrahlung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Aus führungsform einer Einrichtung zum Erfassen einer sich ändernden Einstrahlung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh rungsform einer Einrichtung zum Erfassen einer sich än dernden Einstrahlung und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Einrich tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zum Bestimmen von Infrarotstrahlung geologischer Oberflächen wird eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Sensorein richtung verwendet, die, wie Fig. 1 zu entnehmen ist, in einem robusten Gehäuse 10 zum Aufnehmen eines opto-elektronischen Systems untergebracht ist. Das opto-elektronische System weist einen vorzugsweise rechteckigen Infrarotdetektor 2 auf, der in der Brennebene einer Empfangsoptik 3 liegt, welche vorzugsweise gleichzeitig als Fenster und damit als Schutz vor Wasser und Staub dient. Ferner sind eine Signalverarbei tungselektronik 4 sowie außen an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 zwei Steckbuchsen 5 vorgesehen. Durch das Vorsehen von zwei Steckbuchsen können mehrere Sensoreinrich tungen 1 mit einer in Fig. 1 nicht näher dargestellten Steuer elektronikeinheit in Reihe geschaltet werden.

Das Gehäuse 10 ist so ausgeführt, daß es einen vorstehenden Tubus 11 bildet, der über die Empfangsoptik 3 hinausragt und diese dadurch vor Staub und Spritzwasser schützt. Die Sen soreinrichtung 1 ist im Betrieb so zum Boden ausgerichtet, daß die optische Achse 7 der Empfangsoptik 3 senkrecht auf dem in Fig. 1 nicht dargestellten Boden steht. Die Sensorein richtung 1 erfaßt Strahlung aus einem durch den Infrarot- Detektor 2 und die Empfangsoptik 3 gebildeten Gesichtsfeld winkel 12.

Als Infrarotdetektor 2 ist ein Detektortyp zu verwenden, der gleichlichtempfindlich ist. Das heißt, er erfaßt den aktuel len Strahlungspegel, auch wenn dieser sich nicht ändert, und erzeugt ein Ausgangssignal, das diesem proportional ist. Ob wohl alle Detektoren dieses Typs geeignet sind, wird vorzugs weise ein Thermosäulendetektor (Thermopile) oder auch ein Wi derstandsbolometer eingesetzt, die beide in vielen unter schiedlichen Ausführungen verfügbar und mechanisch robust ausgeführt sind, was beim Einsatz im Gelände vorteilhaft ist.

Derartige Detektoren sind in standardisierten Gehäusen (beispielsweise TO5) untergebracht, die mit einem infrarot durchlässigen Fenster versehen sind. Bei der erfindungsgemä ßen Einrichtung ist dieses Fenster als Infrarotfilter ausge bildet, mittels dessen der erfaßte Spektralbereich auf die jeweilige Anwendung optimiert wird. Im Falle der Bestimmung der Fruchtbarkeit von Ackerböden ist die Durchlässigkeit des Fensters/Filters für den Bereich von 10 bis 14 µm ausgelegt. Als Filter werden vorzugsweise Interferenzfilter verwendet.

Ferner werden vorzugsweise Detektoren mit quadratischer oder rechteckiger Fläche verwendet, damit die Strahlung eines qua dratischen bzw. rechteckigen Bodensegments erfaßt werden kann. (Bei Verwendung kreisförmiger Detektoren werden die einzelnen Bodensegmente nicht lückenlos erfaßt.) Die Kanten länge a_B eines erfaßten Bodensegments ist bestimmt durch die Detektor-Kantenlänge a_D, die Brennweite f der verwendeten Op tik 3 und die Höhe h, in welcher sich der Infrarotdetektor 2 über der untersuchten Fläche befindet. Daher gilt:

Detektoren haben üblicherweise Kantenlängen a_D im Bereich von Millimetern. Daraus ergibt sich für beispielsweise einen quadratischen Detektor mit einer Kantenlänge a_D = 2 mm, einer Montagehöhe h = 1 m und einer Kantenlänge a_B des quadratischen Bodensegments von 1 m eine Brennweite f = 2 mm für die Emp fangsoptik 3. Derart kurze Brennweiten bei gleichzeitig end licher Apertur der Empfangsoptik 3 sind nur mit Fresnellinsen zu realisieren.

Um zu größeren Brennweiten f zu gelangen, werden, wo immer es möglich ist, größere Montagehöhen h und größere Detektor- Kantenlängen a_D angestrebt. Für a_D = 2 mm, h = 2 m, a_B = 1 m er gibt sich gemäß Gleichung (1) eine Brennweite f = 4 mm für die Emp fangsoptik 3; dies ist eine praktikable Größe, bei der recht eckige Fresnellinsen mit mehreren Zentimetern (cm) Kantenlän ge verwendbar sind. Aus Kunststoffen hergestellte Fresnellin sen weisen im Infrarotbereich eine breite, spektrale Durchlässigkeit auf. Vorzugweise werden auch Mehrsegment- Fresnellinsen eingesetzt, die größere Brennweiten erlauben, mit welcher zwar Streifen am Boden erfaßt werden, was aber wegen des nur kleinskaligen Effekts der nicht erfaßten Antei le nicht stört.

Auch kann eine Sensoreinrichtung 1 ohne eine Empfangsoptik 3 eingesetzt werden, da handelsübliche Detektoren meist ein Ge sichtsfeld von 60° oder 90° aufweisen. Die in Fig. 1 darge stellte Empfangsoptik 3 ist dann ein einfaches, für Infrarot strahlung durchlässiges Fenster.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Sensoreinrichtung 1 an ei nem Tragarm 6 angebracht, der mittels einer Halterung 61 an einer nicht näher dargestellten, landwirtschaftlichen Maschi ne, beispielsweise an einem Traktor, einer Sämaschine, o. ä. befestigt ist. Um in einem Arbeitsgang eine größere Streifen breite lückenlos erfassen zu können, sind mehrere Sensorein richtungen 1 nebeneinander am Tragarm 6 angebracht. Hierbei entspricht der Abstand der Sensoreinrichtungen 1 am Tragarm 6 der Breite des von ihnen am Boden erfaßten Beobachtungsstrei fens; d. h. die Sensoreinrichtungen 1 sind an dem Tragarm 6 in einem Abstand von 1 m anzubringen, wenn mit ihrem Gesichts feldwinkel 12 jeweils ein quadratisches Flächenelement 9 von 1 m Kantenlänge am Boden erfaßt werden soll, was in Fig. 2 durch zwei gleichlange, mit zwei Pfeilspitzen an den Enden versehene Linien angedeutet ist.

Die Anbringung des Tragarms 6 erfolgt in der Weise, daß si chergestellt ist, daß die Maschine die Strahlungserfassung in keiner Weise stört oder beeinflußt, d. h. daß sich im Ge sichtsfeld 12 des Infrarotdetektors und damit der Sensorein richtung 1 keine Maschinenteile oder Schatten von Maschinen teilen befinden. (Gegebenenfalls muß der Zeitpunkt des Ein satzes so gelegt werden, daß keine Schatten von Maschinenteilen stören können.) Darüber hinaus ist aufgrund der Wahl des Spektralbereichs der Strahlungserfassung von 10 bis 14 µm der Einfluß kurzzeitiger Beschattung, beispielsweise durch die fahrende Maschine, vernachlässigbar, da eine solche kurze Be schattung keine nennenswerte Änderung der Temperatur hervor ruft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Sensoreinrichtung 1 eine Einrichtung 8 zum Erfassen des Einflusses einer sich ändernden Einstrahlung auf (Fig. 3). Die Einrichtung 8 hat eine Referenzfläche 81, die der Einstrah lung in gleicher Weise wie der Acker ausgesetzt ist und an einer schwenkbaren Halterung 82 angebracht ist. Mit Hilfe der schwenkbaren Halterung wird die Referenzfläche 81 in regelmä ßigen Zeitabständen in den Strahlengang der Sensoreinrichtung 1 gebracht, und es wird eine Referenzmessung durchgeführt. Das geschieht zweckmäßigerweise beim regelmäßigen Wenden des Fahrzeugs am Ende eines Fahrstreifens, wo die Aufnahme der Ackerstrahlung ohnehin unterbrochen wird.

Es reicht im allgemeinen aus, nur an einer Sensoreinrichtung 1 eine Referenzfläche 81 anzubringen; es können jedoch auch an allen Sensoreinrichtungen Referenzflächen angebracht wer den. Vorzugsweise ist eine Einheit aus einer Sensoreinrich tung 1 und einer Referenzfläche 81 ausschließlich für die Re ferenzmessung vorgesehen. Mit der Referenzfläche 81 wird ständig die Infrarotstrahlung erfaßt und daraus deren Tempe ratur errechnet. Bei einer weiteren Ausführungsform einer Einrichtung zur Referenzmessung ist ein Klappspiegel an der Sensoreinrichtung 1 (oder am Gehäuse 10) vorgesehen, der je nach Stellung die Infrarotstrahlung vom Boden oder von der Referenzfläche 81 zum Detektor 2 lenkt.

Die Referenzfläche 81 ist so dimensioniert und angeordnet, daß sie das Gesichtsfeld der Sensoreinrichtung 1 vollständig ausfüllt. Damit sie klein ausgeführt werden kann, wird sie so nahe wie möglich bei der Sensoreinrichtung 1 montiert, daß sie parallel zur Ackerfläche ausgerichtet ist und somit in gleicher Weise wie diese der Einstrahlung ausgesetzt und nicht beschattet ist. (Beim Einschwenken unter die Sensorein richtung 1 ist eine kurzzeitige und dadurch tolerierbare Be schattung unvermeidbar.) Die Form der Referenzfläche 81 ent spricht der Form des Detektors 2. Für die Kantenlängen a_R der Referenzfläche 81 gilt:

wobei h_R der Abstand zwischen Sensoreinrichtung 1 und Refe renzfläche 81 ist.

Bei rechteckigem Detektor ist auch die Referenzfläche recht eckig, und die Beziehung gilt für beide Seiten der Rechtecke. Sicherheitshalber werden die Referenzflächen 81 etwas größer gemacht als notwendig, beispielsweise um 10%. Auf diese Weise sind die Anforderungen an die optische Ausrichtung von Sen soreinrichtung 1 und Referenzfläche 81 leichter einzuhalten, daß nämlich die Referenzfläche 81 das Gesichtsfeld des Sen sors vollständig überdeckt.

Vorzugsweise werden zwei oder auch mehrere unterschiedliche Referenzflächen 81 verwendet, die sich in ihrem Absorptions grad für Sonnenstrahlung im sichtbaren und nahen, infraroten Bereich unterscheiden und typischen Absorptionsgraden von Bö den eines Typs, jedoch unterschiedlicher Färbung und damit Fruchtbarkeit angepaßt sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Re ferenzflächen 81 jeweils am zu untersuchenden Acker selbst mit Proben dessen Bodens hergestellt. Dazu sind in der Draufsicht der Fig. 4 anstelle der Referenzfläche(n) 81 zwei Pro bengefäße 811, 812 vorgesehen. Die Probengefäße 811, 812 ent sprechen in Form und Durchmesser den Referenzflächen 81 und sind über einen Schwenkmechanismus 83 am Tragarm 6 ange bracht, der über die Halterung 61 am (nicht näher dargestell ten) landwirtschaftlichen Fahrzeug befestigt ist. Die Proben gefäße 811, 812 sind mit je einer Probe des dunkelsten (fruchtbarsten) Bereichs und des hellsten (am wenigsten fruchtbaren) Bereich des Ackers gefüllt.

Die Probengefäße 811, 812 sind in einer Ruhestellung so aus gerichtet, daß sie ohne Beschattung durch Maschinenteile der selben Einstrahlung wie der Ackerboden ausgesetzt sind. Zur Messung werden sie kurzfristig nacheinander unter die ihnen zugeordnete Sensoreinrichtung 1 geschwenkt. So sind intermit tierende Messungen an diesen Proben möglich.

Die beiden Proben nehmen also die jeweils vorhandene, höchste Temperatur, nämlich die der dunklen Probe, d. h. des frucht barsten Bodens mit dem größten Absorptionsgrad im sichtbaren und nahen Infrarot, und die niedrigste Temperatur, nämlich die der hellen Probe, d. h. des Bodens mit der geringsten Fruchtbarkeit und dem kleinsten Absorptionsgrad im sichtbaren und nahen Infrarot an, die auch auf dem Acker vorhanden ist.

Die Meßwerte der Proben und der Ackerflächen bei einer Strahldichte im Bereich von 10 bis 14 µm, bzw. der daraus ab geleiteten Temperatur, werden zeitgleich mit den Messungen am Boden aufgezeichnet. Bei der Auswertung, die auch in Echtzeit erfolgen kann, wird durch lineare Interpolation der jeweilige Meßwert der Bodenfläche mit den beiden extremen Referenzwer ten verglichen und so deren Fruchtbarkeit anhand des Absorp tionsgrades im sichtbaren und nahen Infrarot ermittelt.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 5) erfolgen Referenzmessungen kontinuierlich, d. h. parallel zu den ebenfalls kontinuierlich messenden Sensoreinrichtungen 1, um die Strahlung des Bodens zu erfassen. Dazu wird ein größe res Probengefäß 813 verwendet, das durch eine Trennwand 814 in zwei Hälften unterteilt ist. Hierbei ist das Gefäß 813 so dimensioniert, daß jede der beiden Hälften das Gesichtsfeld der der Einrichtung zugeordneten Sensoreinrichtung 1 voll ständig überdeckt.

In die eine Gefäßhälfte ist, analog der vorstehenden Be schreibung zu Fig. 4, eine Probe des dunklen Bodens und in die andere diejenige des hellen Bodens eingefüllt. Das Probenge fäß 813 ist am Tragarm 6 drehbar um eine zur Oberfläche der Proben lotrechte Achse 84 montiert und rotiert im Betrieb, angetrieben von einem nicht näher dargestellten Antrieb, vor zugsweise von der Zapfwelle eines Traktors, mit geringer Drehzahl im Bereich von 10 bis 20 Umdrehungen pro Minute um dessen Achse 84.

Die Rotation bewirkt, daß die Proben nur kurzzeitig und vor übergehend vom Tragarm 6 beschattet werden; somit sind sie nahezu der gleichen Einstrahlung wie der Boden ausgesetzt. Der Tragarm 6 ist außerdem konstruktiv so gestaltet, daß er nur geringen oder schmalen Schatten wirft. Die Sensoreinrich tung 1 und das Gefäß 813 sind am Tragarm 6 so positioniert, daß bei Rotation des Gefäßes 813 die beiden Gefäßhälften pe riodisch nacheinander unter die Sensoreinrichtung 1 gelangen und deren Gesichtsfeld vollständig und eindeutig ausfüllen.

Zwischen diesen Extrempositionen, die durch eine eindeutige Bodencharakteristik (hellster bzw. dunkelster Boden) gekenn zeichnet sind, nimmt die Sensoreinrichtung 1 Strahlung von beiden Häften des Probengefäßes 813 auf, also von beiden dort untergebrachten Bodenproben mit einem sich kontinuierlich än dernden Verhältnis der Anteile von hellstem und dunkelstem Boden.

Die Position wechselt also stetig und gleitend zwischen ganz hell zu ganz dunkel und zurück. Dieser Verlauf spiegelt sich auch in der erfaßten Infrarotstrahlung und in der daraus ab geleiteten Temperatur wider. Diese ändern sich bei Rotation des Gefäßes 813 periodisch zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Wert. Damit werden alle Strahlungspegel (Tempera turen), die auf dem Acker auftreten können, periodisch durch laufen.

Die Einrichtung der Fig. 5 verfügt über einen nicht näher dar gestellten Winkelgeber zum Bestimmen der Drehstellung des Ge fäßes 813. Jeder Winkelstellung ist eindeutig das Verhältnis der Anteile von heller und dunkler Bodenprobe zugeordnet, die von der Sensoreinrichtung 1 erfaßt werden. Die Messung am ro tierenden Probengefäß 813 erfolgt synchron zu den Messungen am Acker, d. h., es werden nicht nur die beiden Extremwerte hell und dunkel aufgenommen, sondern auch Zwischenwerte.

Die Meßwerte des Probengefäßes 813 werden direkt mit denen des Bodens verglichen, indem die zeitlich nächstgelegene Übereinstimmung beider gesucht wird. Diese ist bei der ange gebenen Drehgeschwindigkeit des Gefäßes 813 im Sekundenbe reich zu suchen. Das damit verknüpfte Verhältnis von dunklem zu hellem Boden im Probengefäß 813 ist direkt das Maß für die Fruchtbarkeit des betrachteten Bodenelements.

Bei langen Betriebszeiten und starker Sonneneinstrahlung sind die bei den entsprechenden Referenzverfahren mitgeführten Bo denproben zu wässern, um eine im Vergleich zum Boden stärkere Austrocknung zu kompensieren. Dazu weisen die Probengefäße 811, 812, 813 Untersetzer auf. Die Wässerung erfolgt über die mit Wasser gefüllten Untersetzer und nicht von oben (was ana log zu Regen wäre), wodurch die Durchfeuchtung ähnlich der auf dem Acker von unten erfolgt, Damit ist eine Kalibrier- und Korrektureinrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren geschaffen.

Für ganz genaue Analysen werden auch die Bodenfruchtbarkeiten der als Referenzen verwendeten Proben ermittelt und im Ver fahren verwendet.

Bei Aufnahme der Infrarotstrahlung mittels eines Linescanners wird wiederum vorzugsweise der Spektralbereich von 10 bis 14 µm verwendet. Hier, wie bei der bodengestützten Aufnahme, können aber auch schmalere Spektralbereiche innerhalb dieses Bereichs zur Anwendung kommen. Die Aufnahme des Linescanners resultiert in einem Bild der Verteilung der Infrarotstrahl dichte bzw. der Temperatur der Ackerfläche.

Da die Aufnahme sehr schnell durch Überfliegen mit einem Flugzeug aufgenommen wird, kann sie in erster Näherung als gleichzeitig für alle Bodenelemente angesehen werden. Eine Referenzmessung und Korrektur der Einflüsse zeitlicher Schwankungen der Einstrahlung ist daher nicht notwendig. Die Ermittlung der Verteilung der Bodenfruchtbarkeit erfolgt hier durch Bezug auf die per Analyse ermittelte Fruchtbarkeit an einer definierten Stelle, die auch im Bild eindeutig lokali siert wird. Zur Steigerung der Genauigkeit werden auch hier durch Bestimmung der Fruchtbarkeit mehrerer unterschiedlicher Flächen eventuelle Nichtlinearitäten ausgeglichen.

In Fig. 6 ist schematisch ein Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, mit der ein Er fassen der Bodenfruchtbarkeit, eine geocodierte Aufzeichnung sowie eine Steuerung einer Düngemaschine in einem Arbeitsgang durchführbar ist. Signale von vier in Serie geschalteten Sen soreinrichtungen 1 werden in einer die Sensorsignale auswer tenen Einheit 40 erfaßt und verarbeitet. Die Daten einer DGPS-Empfangseinheit 41 werden mit den Ausgangsdaten der Sen sorauswertung 40 in einer Einheit 42 zur Geocodierung zusam mengeführt und verknüpft. Die geocodierte Information (z. B. Düngekarte) wird in einer Speichereinheit 43 abgelegt, aus der sie über eine Schnittstelle 431 für eine anderweitige Verwendung, beispielsweise eine Dokumentation, ausgelesen wer den kann. Von der Speichereinheit 43 werden die geocodierten Daten zu einem Steuergerät 44 der Düngemaschine übertragen, welches selektiv eine Reihe von beispielsweise vier Stelle lementen 45 für die Düngerausbringung (gegebenenfalls Misch- und/oder Dosiervorrichtungen) ansteuert.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß mit einem Differentiellen Global-Positioning-System (DGPS) Positionsbe stimmungen eines fahrenden Traktors auf wenige Zentimeter ge nau durchführbar und reproduzierbar sind. Ferner sei ange merkt, daß die Umrechnung der registrierten Infrarotstrahlung (Bestrahlungsstärke) in Temperaturen der Sensoreinrichtung 1 mittels bekannter Verfahren und Strahlungsstandards (Schwarze Strahler) erfolgt.

Bezugszeichenliste

1

Sensoreinrichtung

2

Infrarotdetektor

3

Empfangsoptik

4

Signalverarbeitungselektronik

5

Steckbuchsen

6

Tragarm

61

Halterung

7

Optische Achse

8

Einrichtung zum Erfassen sich ändernder Einstrahlung

81

Referenzfläche

811

,

812

,

813

Probengefäße

814

Trennwand von

813

82

Schwenkbare Halterung von

8

83

,

84

Schwenkmechanismus

9

Flächenelement

10

Gehäuse

11

Tubus an

10

12

Gesichtsfeldwinkel

40

Sensorsignale auswertende Einheit

41

DGPS-Empfangseinheit

42

Einheit zur Geocodierung

43

Speichereinheit

431

Schnittstelle

44

Steuergerät

45

Stellelement

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen und Geocodieren einer Fruchtbar keitskarte von Bodenoberflächen (Ackerflächen) mit Hilfe des differentiellen Global-Positioning-Systems (DGPS), wobei
Infrarotstrahlung und damit die relative Temperaturverteilung von Bodenoberflächen in atmosphärischen Fenstern von 3 bis 5 µm und 8 bis 14 µm als Maß der relativen Fruchtbarkeitsver teilung aufgenommen werden,
Infrarotstrahlung nicht bewachsener und gleichmäßig von der Sonne oder von Himmelslicht bestrahlter und sich somit im thermischen Gleichgewicht befindlicher Ackerflächen eines Bo dentyps in einem atmosphärischen Fenster von 10 bis 14 µm auf genommen wird, und
die Infrarotmeßwerte in Form einer geocodierten Fruchtbar keitskarte gemeinsam mit zugehörigen, mittels des DGPS ermit telten Positionsdaten abgespeichert werden, so daß für eine definierte Stelle der Bodenoberfläche die tatsächli che Fruchtbarkeit bestimmt und diese tatsächliche Fruchtbar keit auf die gemessene, relative Verteilung bezogen wird, wo durch sich die tatsächliche Verteilung der Fruchtbarkeit für eine ganze Ackerfläche ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer Referenzmessung mindestens eine bewegbare Referenzfläche (81) vorgesehen wird, die so angebracht und parallel zu der zu untersuchenden Bodenoberfläche ausgerich tet ist, daß sie derselben Einstrahlung wie die zu untersu chende Bodenoberfläche ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zu einer genauen Referenzmessung zwei oder mehr unterschiedliche Referenzflächen (81) verwendet werden, die sich in ihrem Absorptionsgrad für Einstrahlung oder Him melslicht im sichtbaren und nahen infraroten Bereich unter scheiden und dadurch typischen Absorptionsgraden von Böden eines Typs, jedoch unterschiedlicher Färbung und damit Fruchtbarkeit angepaßt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß
jeweils am zu untersuchenden Ackerboden selbst, von zwei Referenzflächen (811, 812) die eine aus ei ner Probe des dunkelsten (fruchtbarsten) Bodens und eine aus einer Probe des hellsten (am wenigsten fruchtbaren) Bodens hergestellt werden;
zum Erhalten von Meßwerten die beiden Referenzflächen (811, 812) für eine kurze Dauer nacheinander unter eine hierfür vorgesehene Sensoreinrichtung (1) gebracht werden;
die Meßwerte der beiden Referenzflächen (811, 812) und von einer zu untersuchenden Bodenoberfläche zeitgleich aufge zeichnet werden;
bei einer in Echtzeit erfolgenden Auswertung durch lineare Interpolation der jeweilige Meßwert der Bodenoberfläche mit den beiden extremen Referenzflächen-Meßwerten verglichen wird und
daraus auf den Absorptionsgrad im sichtbaren und nahen Infra rot und die Fruchtbarkeit der untersuchten Bodenoberfläche geschlossen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß zum Erfassen des Einflusses sich ändernder Einstrahlung eine drehbar gehalterte und senkrecht zu der zu untersuchenden Bodenfläche ausgerichtete, in zwei Hälften un terteilte Referenzfläche (813) verwendet wird, von welcher die eine Hälfte mit einer Probe des dunkelsten (fruchtbarsten) Bodens und die andere Hälfte mit einer Probe des hellsten (am wenigsten fruchtbaren) Bodens gefüllt ist, und jede der Hälften so dimensioniert ist, daß sie das gesamte Gesichtsfeld einer zugeordneten Sensoreinrichtung (1) überdeckt,
die in zwei Hälften unterteilte Referenzfläche (813) kontinu ierlich in Drehung versetzt wird,
so daß die beiden Hälften nahezu derselben Einstrahlung ausgesetzt sind wie das zu un tersuchende Bodensegment, und dadurch nacheinander bei jeder Umdrehung unter die Sensoreinrichtung (1) gebracht werden,
so daß zwischen den beiden Extrempositionen, in welchen von der Sen soreinrichtung (1) eine eindeutige Bodencharakteristik (dunkelster bzw. hellster Boden) aufgenommen wird, die Sen soreinrichtung (1) aus beiden Referenzflächen-Hälften Strah lung aufnimmt, und zwar von beiden Hälften mit sich kontinu ierlich änderndem Verhältnis der Anteile von dem hellsten und dunkelsten Bodenbereich, wodurch
im Ergebnis ständig kontinuierliche Referenzmessungen durch geführt werden und
dadurch aus der erfaßten Infrarotstrahlung des Bodens der Temperaturverlauf erhalten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei langen Betriebszeiten und starker Sonneneinstrahlung die mitgeführten Referenzflächen (811, 812) gewässert werden, um dadurch eine im Vergleich zu dem zu untersuchenden Boden stärkere Austrocknung zu kompensieren.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung eine Bodenoberfläche (Ackerfläche) von ei nem die Ackerfläche überfliegenden Flugzeug aus mittels In frarot-Linescanner im Spektralbereich von 10 bis 14 µm erfaßt und aufgenommen wird, und die mittels der Infrarot- Linescanner aufgenommenen Bilder im Rahmen einer digitalen Aufbereitung geometrisch und radiometrisch korrigiert und mit Hilfe der empfangenen DGPS-Daten geocodiert sowie anschlie ßend abgespeichert werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An sprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (1) aus einem opto-elektronischen System in Form mindestens eines Infrarot-Detektors (2) und einer Signalverarbeitungs elektronik (4) für mindestens einen Infrarot-Detektor (2).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor (2) in der Brennebene einer Empfangsop tik (3) angeordnet ist, deren optische Achse (7) senkrecht zu der zu untersuchenden Bodenfläche ausgerichtet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsoptik (3) in einem über sie vorstehenden Gehäuse tubus (11) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotdetektor (3) rechteckig oder quadratisch ist und die Sensoreinrichtung (1) so dimensio niert ist, daß ein vorzugsweise quadratisches Flächenelement (9) erfaßbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Sensoreinrichtungen (1) an einem an einem Fahrzeug gehalterten Tragarm (6) in solchen gleichmäßigen Abständen angebracht sind, daß die Gesichtsfel der (12) der Anzahl Sensoreinrichtungen (1) an dem zu unter suchenden Bodenabschnitt lückenlos aneinander grenzen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 11, da durch gekennzeichnet, daß als Infrarotdetektor (2) ein gleichlichtempfindlicher Detektor verwendet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9, 11 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß der Infrarotdetektor (2) ein Thermosäulendetektor (Thermopile) oder ein Widerstandsbolometer ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsoptik (3) ein als Fenster dienendes Infrarotfil ter aufweist, das an den zu erfassenden Spektralbereich ange paßt ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der Bestimmung der Fruchtbarkeit von Ackerböden die Durchlässigkeit des Infrarotfilters für den Bereich von 10 bis 14 µm ausgelegt ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Infrarotfilter (2) ein Interferenzfilter ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine schwenkbar an dem Tragarm (6) angebrachte und parallel zu der zu untersuchenden Acker fläche angeordnete Referenzfläche (81, 811, 812) so dimensio niert ist, daß sie das gesamte Gesichtsfeld (12) einer Sen soreinrichtung (1) ausfüllt.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwenkbar an dem Tragarm (6) ange brachte und parallel zu der zu untersuchenden Ackerfläche an geordnete Referenzfläche (813) durch eine Trennwand (814) in zwei Hälften unterteilt ist, von denen in die eine Hälfte ei ne Probe des dunkelsten (fruchtbarsten) Bodens und in die an dere Hälfte eine Probe des hellsten (am wenigsten fruchtba ren) Bodens eingebracht sind, und jede der Referenzflächen- Hälften so dimensioniert ist, daß sie das gesamte Gesichts feld (12) einer Sensoreinrichtung (1) ausfüllt.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenfläche (81) die Form eines In frarot-Detektors (2) aufweist.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Referenzmessung eine Einheit aus ei ner Sensoreinrichtung (1) und einer Referenzfläche (81) vor gesehen ist.

22. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An sprüchen 1 bis 6, um in einem Arbeitsgang die Bodenfruchtbar keit zu erfassen, eine geocodierte Aufzeichnung durchzuführen und eine Düngemaschine anzusteuern, gekennzeichnet durch
eine Anzahl in Reihe geschalteter Sensoreinrichtungen (1);
eine den Sensoreinrichtungen (1) nachgeordnete Auswerteein heit (40) zum Erfassen und Verarbeiten der Ausgangssignale der Sensoreinrichtungen (1);
eine DGPS-Empfangseinheit (41);
eine Geocodiereinheit (42), in welcher die Ausgangssignale der Auswerteeinheit (40) und der DGPS-Empfangseinheit (41) zu einer geocodierten Information (Düngekarte) verarbeitet wer den;
eine Speichereinheit (43) zum Ablegen der geocodierten Infor mation und
eine Steuereinheit (44) der Düngemaschine, welche mittels der in der Speichereinheit (43) abgelegten, geocodierten Informa tion zur Düngerausbringung selektiv eine Reihe von Stellele menten (45) ansteuert.