Webbasiertes landwirtschaftliches Informationssystem für Bangladesch - Web-AIS
Landwirtschaft ist elementar für Bangladeschs Wirtschaft, und die Bewässerung spielt eine Schlüsselrolle für die Nahrungsmittelproduktion. Doch unkontrollierte Grundwasserentnahme, sinkende Grundwasserspiegel und Klimawandel verschärfen die Wasserknappheit. WebAIS verknüpft Sensordaten mit Klima-, Hydrologie- und Pflanzenmodellen für ein datenbasiertes Wassermanagement und Ernährungssicherheit.
Projektbeschreibung
Die WebAIS-Initiative führt ein neuartiges Rahmenkonzept für die digitale Landwirtschaft ein, dessen Kern die Entwicklung eines „Digital Twin of Agriculture“ bildet – ein in Bangladesch bisher einzigartiges System, das sowohl die strategische Planung als auch das operative Management unterstützen soll.
Das System integriert vier Modellierungsbereiche:
- Oberflächen- und Grundwassermodelle: zur Simulation der Wasserverfügbarkeit und des Wasserflusses
- Modelle für den Anbau und die Bewässerung: zur Optimierung der Bewässerungs- und Anbaustrategien auf Feldebene
- Bewertung des Landnutzungssystems: zur Analyse sich verändernder Landnutzungsmuster und zur Ermittlung von Anbaumustern auf Parzellenebene auf Projektebene
- Integrierte Modellierung: Entwicklung des digitalen Zwillings zur Simulation verschiedener Szenarien
Die Modelle und ihre Ergebnisse werden in die WebAIS-Plattform integriert und verwandeln isolierte Werkzeuge und Wissensdatenbanken in ein leistungsstarkes, synergetisches Betriebssystem. Dieser integrative Ansatz positioniert das Projekt als skalierbare und anpassungsfähige Infrastruktur für die digitale Landwirtschaft in Bangladesch.
Auf einen Blick
| Kategorie | Beschreibung |
|---|---|
| Forschungsprojekt | Web-based Agricultural Information System for Bangladesh (WebAIS) Mehr |
| Leitung | Prof. Dr. Lars Ribbe, Projektdirektor International |
| Fakultät | Fakultät für Raumentwicklung und Infrastruktursysteme |
| Institut | Institute for Natural Resources Technology and Management (ITT) |
| Projektpartner |
Europäische Partner: - TH Köln – University of Applied Sciences, ITT: Leitung und Koordination; Evapotranspirationsmodellierung, Pflanzenklassifikation und Kapazitätsaufbau - Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST): Co-Leitung; Datenbank, Evapotranspirationsmodellierung, Pflanzenklassifikation und Systementwicklung - Technische Universität Darmstadt - Universität Bonn - 52°North: Open-Source Geosoftware für Datenbank und Plattform Partner in Bangladesh: - Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET) - Bangladesh Agricultural Development Corporation (BADC) - Bangladesh Agricultural University (BAU). - Bangladesh Rice Research Institute (BRRI) - Bangladesh Agricultural Research Institute (BARI). - Socio-economics, Bangladesh Agricultural University (BAU) - Sreejon Bangladesh. Beratende Mitglieder: - University College London - Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) - Bangladesh Water Development Board (BWDB). |
| Fördermittelgeber | Die WebAIS-Initiative ist ein strategisches Infrastrukturprojekt, das gemeinsam von der Regierung von Bangladesch, dem Landwirtschaftsministerium und dem von der TH Köln geleiteten Konsortium finanziert wird. Die Durchführung wird von der Bangladesh Agricultural Development Corporation (BADC), Abteilung für Kleinbewässerung, als ausführende Stelle geleitet. |
Spezifische Projektziele
Indem Daten in Entscheidungen und Modellierungen in Managementmaßnahmen umgewandelt werden, verfolgt WebAIS letztendlich folgende Ziele:
- Steigerung der Bewässerungseffizienz
- Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität
- Senkung des Energie- und fossilen Brennstoffverbrauchs
- Stärkung der Widerstandsfähigkeit gegenüber klimabedingten Risiken
- Verbesserung der nationalen Ernährungssicherheit und der Lebensgrundlagen im ländlichen Raum
Beschreibung der Veröffentlichungen
Bei den meisten Ergebnissen handelt es sich um Projektleistungen und Fortschrittsberichte für die BADC und das Landwirtschaftsministerium. Dazu gehören auch studentische Abschlussarbeiten, Workshop-Materialien und begutachtete Fachartikel. Auf der öffentlichen Website werden Projektinformationen bereitgestellt.
Zugang ohne Registrierung?
Die Website ist für alle zugänglich. Echtzeit-Sensordaten und Modellausgaben sind jedoch nur auf Anfrage verfügbar.
Link zur Veröffentlichung / Pfad für Teams
webais-bd.com für die öffentliche Website. Echtzeitdaten über smartsense.lu. Zeitreihen über die WebAIS-Plattform mit Konsortium-Login.
Themenbereiche und Arbeitspakete
Web-AIS Thematic Areas
(Bild: Web-AIS Project)
Tabelle: Themenbereiche und Arbeitspakete WebAIS
WebAIS ist in fünf Thematische Schwerpunkte (TAs) und zehn Arbeitspakete (WPs) gegliedert, die das Rückgrat des Digitalen Zwillings bilden.
| Thematischer Schwerpunkt | Arbeitspaket | Institutionen |
|---|---|---|
| TA-1: Umweltbeobachtungsnetzwerk und Datenbankmanagement |
WP-1: Aufbau der Messinfrastruktur und Datenbankmanagement Entwicklung agrarhydrometeorologischer Sensoren und eines zentralen Datensystems zur Bereitstellung von Echtzeitdaten zu Bodenfeuchte, Wetter, Grundwasser und Oberflächengewässern. |
LIST Luxemburg, TH Köln, 52°North, Sreejon |
| TA-2: Wasserressourcen |
WP-2: Grundwassermodellierung und Wechselwirkungen Auf MODFLOW basierende Simulationen von Grundwasserleitern und Salzgehaltsentwicklungen unterstützen die Bestimmung nachhaltiger Fördermengen und der langfristigen Wasserverfügbarkeit. |
TU Darmstadt |
| TA-3: Bewässerungsmanagement |
WP-4: Pflanzenwachstumsmodell DSSAT-basierte Simulationen prognostizieren Pflanzenentwicklung, Evapotranspiration und Erträge unter unterschiedlichen Bewässerungs- und Klimabedingungen. |
BAU |
|
WP-5: Versuchsflächen Versuchsflächen an drei Standorten: Natore, Manikganj und Satkhira. |
BRRI, BARI | |
|
WP-6: ET-Modell Fernerkundungs- und sensorbasierte Modellierung der Evapotranspiration liefert tägliche Empfehlungen für die Bewässerung. |
TH Köln | |
| TA-4: Landsysteme | WP-7: Veränderungen landwirtschaftlicher Landsysteme und des Wasserbedarfs der Kulturen | Universität Bonn, TH Köln |
|
WP-8: Sozioökonomische Analyse Untersuchung der Anpassungsfähigkeit von Landwirtinnen und Landwirten, bestehender Ressourcenbeschränkungen sowie des Entscheidungsumfelds. |
BAU | |
|
WP-9: Klassifizierung landwirtschaftlicher Kulturen EO-basierte Klassifizierung von Anbaumustern mithilfe von Sentinel-1/2-Satellitendaten und wissensbasierten Klassifikatoren. |
TH Köln, LIST | |
| TA-5: Integration von WebAIS |
WP-10: Entwicklung des WebAIS-Systems Der Digitale Zwilling integriert Modellergebnisse und Felddaten in einer einheitlichen, interaktiven digitalen Plattform. |
LIST, TH Köln |
Daten
| Name | Typ | Zugriff / Quelle |
|---|---|---|
| Bodenfeuchte, Temperatur und Wasserpotenzial aus Teros-12- und Teros-21-Sensoren an vier Standorten. | Zeitreihen von Sensordaten | WebAIS-Plattform |
| Wetterdaten: Niederschlag, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind und Sonneneinstrahlung von Campbell-Scientific-Stationen. | Zeitreihen von Sensordaten | Login der WebAIS-Plattform |
| Daten aus Versuchsflächen für Boro 2024–2025: Wasserverbrauch der Kulturen, ET-Pfannen und Erträge. | Feldmessungen | BRRI und BARI, gemeinsam mit BAU |
| Haushaltsbefragung von 415 Landwirtinnen und Landwirten in vier Distrikten. | Umfrage- und sozioökonomische Daten | WP-8 BAU-Konsortium |
| Klassifizierungs- und Fruchtfolgekarten für Boro-Reis. | EO-Rasterdaten aus Sentinel-1 und Sentinel-2 | WP-9 TH Köln und LIST |
| Volkszählungs- und Sekundärstatistiken auf Upazila-Ebene. | Tabellarische Daten | WP-7 BBS-Daten |
| Grundwasserstände und Grundwasserleitermodell. | MODFLOW-Ausgabe | WP-2 TU Darmstadt |
| Oberflächenwasserdaten aus 14 Pegel- und sechs meteorologischen Stationen einschließlich SWAT-hydrodynamischer Modelle und Salzgehaltsmodelle für Polder. | Pegel- und Modelldaten | WP-3 BUET und IWFM |
| Satellitengestützte Niederschlags- und ET-Produkte: CHIRPS, GPM IMERG und ERA5-Land. | EO-Rasterdaten | WP-6 TH Köln und LIST |
Ergebnisse
Betriebsbereites Feldüberwachungsnetzwerk eingerichtet
In Manikganj, Satkhira und Natore wurden Umweltsensorstationen installiert, die nun betriebsbereit sind. Diese Stationen erfassen in Echtzeit agrarmeteorologische Daten sowie Daten zu Bodenfeuchte, Evapotranspiration, Strahlung und Bewässerungswasserverbrauch, um die Modellkalibrierung und Entscheidungsfindung zu unterstützen.
Zuverlässige Kartierung von Boro-Reisfeldern anhand von Satellitendaten (WP-9)
Eine hybride Methode, die Satellitenzeitreihen mit Expertenregeln und maschinellem Lernen kombiniert, kartiert Boro-Reisfelder an allen vier Pilotstandorten. Die Gesamtgenauigkeit liegt bei 91 bis 97 Prozent. Das Verfahren funktioniert ohne lokale Trainingsdaten und lässt sich von der Unterbezirksebene auf die Bezirksebene skalieren.
Erste Erkenntnisse aus der Grundwassermodellierung liegen vor
Für Manikganj, Khulna und Rajshahi wurden vorläufige Grundwassermodelle entwickelt. Erste Ergebnisse zeigen eine validierte lithologische Modellierung in Manikganj, erste Simulationen der Wechselwirkungen zwischen Fluss und Grundwasserleiter sowie Hinweise auf einen mit der Tiefe zunehmenden Salzgehalt in Teilen von Khulna.
Evapotranspirationsprodukt: hochauflösendes ET-Produkt über den Pilotstandorten (20 m)
Für Ackerland in Ghior, Manikganj, wurde ein satellitengestütztes Rahmenwerk zur tatsächlichen Evapotranspiration (ETa) entwickelt, bei dem Sentinel-1-SAR- und Sentinel-2-Optikdaten im Rahmen des FAO-56-Ansatzes mit doppeltem Erntekoeffizienten kombiniert wurden. Die Methode trennt die Transpiration (Kcb, abgeleitet aus optischen Vegetationsindizes) und die Bodenverdunstung (Ke, abgeleitet aus SAR-erfassten Überschwemmungen) und liefert ein ET-Produkt mit einer Auflösung von 20 m. Feldmessdaten wurden zur Unterstützung der Klassifizierung und Validierung des Ansatzes herangezogen. Die Erfassung der übrigen Pilotstandorte steht noch aus, da sich die Installation der Sensoren für die Bodenvalidierung verzögert hat.
Risiken im Zusammenhang mit Oberflächenwasser und Salzgehalt ermittelt
Eine erste Modellierung des Oberflächenwassers hat Entwässerungsengpässe, hochwassergefährdete Gebiete, Probleme bei der Kanalvernetzung, verstopfte Schleusentore sowie starke räumliche Schwankungen des Salzgehalts, insbesondere im Polder 30, aufgezeigt.
Versuchsflächen für Boro 2024–25 abgeschlossen
Die Versuchsflächen in Natore, Manikganj und Satkhira haben den Boro-Zyklus 2024–25 erfolgreich abgeschlossen. Bei den verschiedenen Bewässerungsmaßnahmen wurden Unterschiede bei Ertrag und Biomasse beobachtet, was nützliche Daten für die Bewertung wassersparender Bewässerungsstrategien liefert.
Landwirtschaftliche Betriebstypen und Schwachstellen identifiziert
Sozioökonomische Erhebungen identifizierten vier Haupttypen landwirtschaftlicher Betriebe: ressourcenreiche kommerzielle Betriebe, inputarme Subsistenzbetriebe, diversifizierte Mischbetriebe und wasserabhängige, reisintensive Betriebe. Die Ergebnisse zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen dem Zugang zu Wasser und der Pflanzenvielfalt.
Notwendigkeit des institutionellen Datenzugriffs in Echtzeit bestätigt
Eine wichtige übergreifende Erkenntnis ist, dass der kontinuierliche Zugriff auf nationale Datensätze von Behörden wie dem Bangladesh Water Development Board (BWDB), dem Bangladesh Meteorological Department (BMD), dem Department of Agricultural Extension (DAE), dem Soil Resources Development Institute (SRDI) und der Bangladesh Agricultural Development Corporation (BADC) unerlässlich ist, damit WebAIS als Entscheidungshilfesystem in Echtzeit fungieren kann.
Galerie
0 / 0
Das LIST Team im WebAIS-Büro bereitet die Überwachungsgeräte für deren Installation vor (Bild: Aaron Firoz)
0 / 0
Installation einer Eddy-Kovarianz-Messstation an einem der Feldstandorte (Bild: Aaron Firoz)
0 / 0
Vor-Ort-Besuch und Interviews mit Landwirtinnen und Landwirten zu ihren landwirtschaftlichen Anbaupraktiken und den angebauten Kulturen (Bild: Saher Ayyad)
0 / 0
Das TH-Köln-Team an einem der Feldstandorte bei einem Drohnenflug mit Multispektralkamera (Bild: Daniel Knopp)
0 / 0
Treffen mit einem Beamten der Abteilung für landwirtschaftliche Beratung im Unterbezirk Ghior (Bild: Saher Ayyad)
0 / 0
Versuchsflächen am Untersuchungsstandort im Unterbezirk Kolaroa (Bild: Saher Ayyad)
0 / 0
Vor-Ort-Besuch TH-Köln: Untersuchung und Befragung von Landwirten am Untersuchungsstandort im Unterbezirk Bathiagata (Bild: Daniel Knopp)
0 / 0
Teams von TH Koeln, LIST und TU Darmstadt (Bild: Bilal Al-Saeedi)
0 / 0
Vor-Ort-Besuch an der Pumpstation im Unterbezirk Ghior (Bild: Bilal Al-Saeedi)
0 / 0
Messungen des Salzgehalts in einem salzhaltigen Küstengebiet im Süden (Bild: BUET Team)
0 / 0
Versuchsfläche im Unterbezirk Kolaroa (Bild: BRR + BARI Team)
0 / 0
Sozioökonomisches Interview mit einer Bauerngemeinschaft, durchgeführt von BAU (Bild: Dr. Wakilur Rahman)
0 / 0
Eröffnungsrede von Prof. Dr. Lars Ribbe zum National Workshop (Bild: Aaron Firoz)
0 / 0
Vor-Ort-Besuch des Web-AIS-Konsortiums (Bild: Aaron Firoz)
0 / 0
Das TH-Koeln beim National Workshop im Dezember 2025 (Bild: Aaron Firoz)
Tools
WebAIS-Plattform: Die webbasierte Informations- und Entscheidungshilfeplattform. Sie integriert die Sensordatenkarten und Modellergebnisse des Projekts. Sie umfasst einen Geodaten-Viewer für Zeitreihendaten sowie ein Wissensportal. Sie basiert auf offenen Standards und Tools wie 52North und GeoNode. Der Zugriff auf die öffentliche Website ist kostenlos; Sensordaten in Echtzeit sind über smartsense.lu verfügbar.
Gewonnene Erkenntnisse
- Erkenntnis 1: Gemeinsame und gut dokumentierte Daten stellen den größten Engpass dar. Das Projekt hat gezeigt, dass WebAIS ohne kontinuierlichen Zugriff auf nationale Datensätze zu Hydrologie, Klima, Boden, Anbaukulturen und Bewässerung von lokalen Institutionen wie BWDM, BMD, DAE, SRDI und BADC nicht vollständig als Echtzeit-Entscheidungshilfesystem funktionieren kann.
- Erkenntnis 2: Die Standorte unterscheiden sich, daher gibt es keine Einheitslösung. Natore und Manikganj weisen unterschiedliche Wissensstände hinsichtlich Wasserproblemen und Veränderungen im Anbau auf. Stromausfälle unterbrechen wiederholt die Bewässerung. Die gemeinsame Konzeption mit den Landwirten durch Umfragen, Fokusgruppen und Kartierungen sowie die frühzeitige Einbindung von BADC und des Ministeriums sorgen dafür, dass die Plattform auf die Bedürfnisse der Nutzenden abgestimmt bleibt.
- Erkenntnis 3: Die institutionsübergreifende Koordination ist entscheidend; eine enge Abstimmung zwischen den Arbeitspaketen und den Partnerinstitutionen ist für eine erfolgreiche Integration erforderlich.
