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Geospatial Intelligence für den Agrarsektor

Geospatial Intelligence ist eine skalierbare und innovative Technologie, die Standort- und Bilddaten nutzt, um geografische Merkmale darzustellen und Aktivitäten mit Auswirkungen auf die Umwelt zu messen. Solche Daten werden immer wichtiger und sind sogar obligatorisch - insbesondere für Landwirtschafts- und Lebensmittelunternehmen -, um die kommenden Nachhaltigkeitsvorschriften zu erfüllen. Hier skizzieren wir den dreistufigen Ansatz von Deloitte, um Unternehmen bei der Entwicklung ihrer Geodatenstrategie zu unterstützen.

Um nachhaltige Geschäftsmodelle zu entwickeln und den Klimawandel zu bekämpfen, ist die Bedeutung von Daten unbestreitbar. Die Einhaltung der sich schnell ändernden nichtfinanziellen Vorschriften und Richtlinien erfordert von Unternehmen in vielen Branchen zunehmend die Berücksichtigung von Geodaten, um ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu quantifizieren. Die Geodaten-Technologie hilft dabei, den Wandel voranzutreiben, denn sie ist eine skalierbare, innovative Lösung, die Unternehmen bei ihren Strategien, Entscheidungsprozessen und Berichtsanforderungen unterstützt. Am Beispiel des Agrarsektors werden wir das Potenzial dieser Technologie zur Messung von Treibhausgasemissionen aus der Entwaldung aufzeigen.

Die Landwirtschaft ist unerlässlich, um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern und die Bevölkerung aus der Armut zu führen. Neben Abholzung, Bränden, Bergbau, Verkehr und Stadtentwicklung haben die Ausweitung des Ackerbaus und die Viehzucht die Entwaldung in den letzten Jahrhunderten vorangetrieben. Es wird geschätzt, dass ausgewachsene Bäume etwa 20 Kilogramm Kohlendioxid (CO²) pro Jahr speichern können. Die Entwaldung ist daher einer der wichtigsten vom Menschen verursachten Faktoren für den Ausstoss von Treibhausgasen (THG). Es wird geschätzt, dass die Landwirtschaft für etwa ein Fünftel der gesamten weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist.

 

Was ist Geospatial Intelligence?

 

Geospatial Intelligence analysiert Bild- und Raumdaten, um geografische Merkmale (z.B. Gletscher, Wälder oder eine Plantage) und Aktivitäten, die sich auf die Umwelt auswirken (z.B. die Abholzung von Wäldern, ein neues Infrastrukturprojekt oder zurückweichende Gletscher), darzustellen, zu messen und zu visualisieren. Um die Vorschriften und Richtlinien für die nichtfinanzielle Berichterstattung zu erfüllen, werden Geodaten in Kombination mit Bilddaten immer wichtiger und in bestimmten Sektoren sogar obligatorisch, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu überwachen. Die Europäische Union schreibt die Einbeziehung von Geodaten für bestimmte Rohstoffe wie Kaffee, Kakao, Holz, Rinder und Palmöl vor, um nur einige zu nennen.

  • Geodaten (Punkte, Vektoren) beziehen sich auf alle Informationen mit einer räumlichen Komponente, die in der Regel durch Koordinaten ausgedrückt wird, die den geografischen Standort beschreiben.
  • Bilddaten beziehen sich auf Bilder, die aus der Ferne entweder mit Hilfe von Satelliten-, Luftbild- oder Drohnensensoren aufgenommen wurden.



Unser Ansatz und sein Potenzial für die Agrarindustrie

 

Die Nutzung von Geodaten, insbesondere von Satellitenbildern, ist eine beliebte und innovative Methode zur Schätzung der durch die Abholzung verursachten Treibhausgasemissionen. Diese Technik hat ein grosses Potenzial - Satellitenbilder decken grosse Landflächen ab, und ihre Verarbeitung kann leicht automatisiert werden. Das Verfahren ist auch relativ einfach - auf der Grundlage von Bildern mit mehreren Zeitpunkten (z.B. jetzt und vor fünf Jahren aufgenommen) ist es möglich, so genannte Land-Use/Land-Cover (LULC)-Karten zu erstellen, auf denen Veränderungen in den Ökosystemen zu erkennen sind. Einfach ausgedrückt: Es ist möglich, die Fläche zu quantifizieren, die in einem Zeitraum von fünf Jahren von Wald in Ackerland umgewandelt wurde. Die Geospatial Intelligence-Techniken zeichnen sich durch ein hohes Mass an Anpassungsfähigkeit aus - abhängig von der Grösse des zu überwachenden Gebiets, der Häufigkeit der Überwachung, der erforderlichen Genauigkeit und den Kosten.

Die Fortschritte in der Sensortechnologie haben sich in den letzten zwei Jahrzehnten dramatisch verbessert. Bei der Auswahl der geeigneten Bilddaten für einen bestimmten Bereich müssen mehrere miteinander verbundene Aspekte berücksichtigt werden:

Bilddaten werden nützlich, wenn sie mit Geodaten kombiniert und in Produkte wie Landbedeckungs- oder Landnutzungskarten umgewandelt werden, bei denen Bildpixel klassifiziert werden, um zwischen bewaldeten Gebieten, Gewässern oder städtischen Gebieten zu unterscheiden. Bei ausreichender spektraler Auflösung können Vegetationsindizes erstellt werden, die Informationen über den Zustand der Vegetation liefern.

Unternehmen werden aus verschiedenen Gründen von Satellitendaten profitieren. Der potenzielle Bedarf an Geoinformationen, insbesondere für Landwirtschafts- und Lebensmittelunternehmen, wächst aufgrund der zunehmenden freiwilligen und verpflichtenden Offenlegungen sowie der spezifischen Vorschriften in Bezug auf Biodiversität und Klima.

Die Bewertung natürlicher Systeme ist nach wie vor komplex, und angesichts der wachsenden Zahl von Unternehmen, die Satellitendaten verarbeiten, kann es für Unternehmen eine grosse Herausforderung sein, zu entscheiden, was im eigenen Haus erledigt werden sollte und was ausgelagert werden sollte und an wen. Unser Ansatz besteht aus drei wesentlichen Schritten, die im Folgenden zusammengefasst und anhand von Vanille veranschaulicht werden.

Im Falle eines Lebensmittelherstellers ist ein tiefes Verständnis der gesamten Lieferkette von entscheidender Bedeutung. Sobald die Wertschöpfungskette kartiert und die wesentlichen Beteiligten identifiziert sind, wird eine Lückenanalyse durchgeführt, bei der die relevanten Vorschriften überprüft und Lücken identifiziert werden, bei denen Geoinformationen einen Mehrwert bieten könnten.

Rückverfolgbarkeit und Transparenz in der gesamten Lieferkette können durch die Erfassung von Geodaten erreicht werden. Datenlücken entlang der Wertschöpfungskette werden bis auf die Ebene der Bauernhöfe oder Plantagen, aus denen die Rohstoffe stammen, identifiziert. Für jede Ebene ist es wichtig zu verstehen, welche Art von Daten benötigt wird, was von den Lieferanten verlangt werden kann oder sollte, was aus direkten Quellen gesammelt werden sollte und was mit Hilfe von Geoinformationen geschätzt werden kann.

Auf der Ebene des Betriebs oder der Plantage können Polygondaten - die die Grenzen umreissen - entweder durch Begehen des Geländes oder durch Zeichnen der Grenzen auf einem Gerät erfasst werden. Eine Alternative wäre die Erfassung punktbasierter Daten, die mit Erntekarten überlagert werden, um die Produktionsflächen zu schätzen. Bei Vanille werden in der Regel Polygone erfasst, aber bei einer Zutat wie Palmöl kann der Standort der Mühle mit Karten der Palmendichte überlagert werden, da einzelne Palmen mithilfe von Satelliten leichter zu identifizieren sind. Es ist auch möglich, öffentlich verfügbare Konzessionskarten zu verwenden und sie mit einem Näherungsalgorithmus mit den Mühlen zu verknüpfen.

Raffinerien werden in der Regel ebenfalls als Punkte erfasst. Diese Daten werden entweder vom Unternehmen selbst oder von den Lieferanten erhoben oder anhand von frei zugänglichen Daten geschätzt. Die gesammelten Daten können mit anderen verfügbaren Open-Access-Daten ergänzt werden, um die Transparenz und das Verständnis der Lieferkette zu erhöhen. Da Nichtregierungsorganisationen und Verbraucher auf mehr Transparenz in der Palmölindustrie drängen, werden beispielsweise Raffinerie- und Mühlendaten zunehmend öffentlich zugänglich.

Die Polygone der Vanillefarm werden so kartiert, dass sie den Umfang der Parzelle widerspiegeln und können zunächst mit LULC-Karten überlagert werden, um abzuschätzen, wann die Farm gegründet wurde. Durch die Betrachtung von Waldschichten und Entwaldungswarnungen kann eine Verschlechterung erkannt werden. Plantagenbezogene Daten werden den jeweiligen Landwirten und Dorfstandorten zugeordnet, in denen die Ernte geerntet wird. Dörfer werden in Form von Punkten lokalisiert. Die Verarbeitungsanlagen für geräucherte Bohnen sind ebenfalls in Form von Punkten lokalisiert und die Ströme sind mit den Marktstandorten der Dörfer verbunden. Schliesslich werden die Standorte der Fabriken, in denen die Extraktion stattfindet, der Datenbank hinzugefügt.

Sobald die Daten erfasst und gespeichert sind und automatische Aktualisierungsanforderungen festgelegt sind, können Überwachungssysteme aufgebaut werden. Diese Systeme sind wichtig für Qualität, Optimierung und Compliance. Ab 2024 müssen Unternehmen und EU-Mitgliedstaaten gemäss der EU-Verordnung über entwaldungsfreie Lieferketten über Systeme verfügen, die den Import von entwaldungsfreien Rohstoffen gewährleisten. Um nachweisen zu können, dass eine Ware entwaldungsfrei ist, müssen die Unternehmen ihre Lieferkettendaten auf dem neuesten Stand halten und die Rückverfolgbarkeit der Plantagen sowie ein angemessenes System zur Überwachung der Entwaldung anhand der besten verfügbaren Daten sicherstellen.

Die Abhängigkeit der Warenströme vom Standort ist von Vorteil, da sie geografische Analysen ermöglicht, z. B. die Ermittlung von Risiken und Chancen. Verschiedene Szenarien, wie z.B. klimaspezifische, können auf verschiedenen Ebenen der Lieferkette modelliert werden und bieten Einblicke für strategische Entscheidungen. Geodaten sind auch nützlich, um den Zustand der Vegetation zu beschreiben und zu überwachen und um Vegetationstypen, z.B. Kulturpflanzen, zu unterscheiden. Die Kenntnis der Anbauformen und ihrer Standorte kann Landwirten den Zugang zu Finanzmitteln und Versicherungen erleichtern. Die Überprüfung und Messung vor Ort ist oft nicht skalierbar und kostspielig. Daher haben weniger entwickelte Länder oft Schwierigkeiten, finanzielle Unterstützung für den Schutz ihrer Ernten zu erhalten. Geospatiale Intelligenz kann eine nachhaltige Finanzierung unterstützen, indem sie die Produktion analysiert, vorhersagt und gefährliche Auswirkungen auf die Produktion überwacht.

Auf der Ebene des landwirtschaftlichen Betriebs kann das Eindringen in geschützte Gebiete, in denen keine Feldfrüchte angebaut werden dürfen, überwacht werden, um die Einbindung von Lieferanten oder die Überprüfung der Felder zu veranlassen. Darüber hinaus können Klimaszenarien modelliert werden, z. B. durch Überlagerung von Bodenkarten, Niederschlagsmustern und deren möglichen Veränderungen, um potenzielle Risiken für die künftige Produktion zu ermitteln. Auf Fabrikebene können die geschätzten Warenströme mit Infrastrukturdaten kombiniert werden, um optische Standorte für die Eröffnung einer neuen Anlage zu ermitteln.

Unternehmen suchen nach Möglichkeiten, negative Auswirkungen zu reduzieren und Systeme einzurichten, die Veränderungen effektiv messen. Ebenso möchten sie vielleicht die positiven Auswirkungen messen, die durch Interventionen in der Wertschöpfungskette erzielt werden. Eine robuste georäumliche Datenbank ermöglicht die Quantifizierung von Treibhausgasemissionen entlang der Wertschöpfungskette. Die Kohlenstoffbelastung kann anhand von LULC-Karten und Kohlenstoffspeicherwerten für ober- und unterirdische Biomasse geschätzt werden. Eine solche Modellierung kann mit zusätzlicher Transparenz durch standortbezogene Daten verfeinert werden. Georäumliche Analysen ermöglichen die Messung der Auswirkungen und eine genaue Berichterstattung über Umweltindikatoren

Auf der Ebene des landwirtschaftlichen Betriebs kann die Geodatenintelligenz genutzt werden, um die Gesundheit der Vegetation und die Veränderungen der Biomasse im Laufe der Zeit abzuschätzen. Wenn Bäume gefällt werden, um Vanille zu pflanzen, wirkt sich dies negativ auf die Biomasse aus und führt zu höheren Kohlenstoffemissionen. Andererseits wird die Umwandlung einer Vanille-Monokultur in ein agroforstwirtschaftliches System im Laufe der Zeit zu einer grösseren Kohlenstoffspeicherung führen. Mit Hilfe von Geoinformationen kann die Anpflanzung neuer Pflanzen oder Bäume und der Schutz von Bäumen auf skalierbare Weise überprüft werden, so dass Landwirte und Gemeinden davon profitieren.

Ausblick

 

Mit dem technologischen Fortschritt nimmt auch die Menge der verfügbaren Daten weiter zu, was ihre Verwaltung, Integration und Interpretation zu einer Herausforderung macht. Die sich verändernde regulatorische Landschaft und die oft uneinheitliche Datenqualität und -verfügbarkeit müssen berücksichtigt werden, insbesondere bei der langfristigen Planung. Unter Berücksichtigung der allgemeinen Nachhaltigkeitsstrategie Ihres Unternehmens und der geltenden gesetzlichen Bestimmungen kann Deloitte Ihr Unternehmen bei der Entwicklung Ihrer Geodatenstrategie unterstützen. Dazu gehören operative Aspekte wie: Welche Art von Daten wird benötigt? Sollen diese Daten intern oder extern erhoben oder durch frei zugängliche Daten geschätzt werden? Wie kann die Datenbank am besten erfasst, gespeichert und auf dem neuesten Stand gehalten werden? Auch technische Überlegungen: Prozesseinrichtung, Datenverfügbarkeit und die Auswahl eines geeigneten Anbieters oder einer Plattform müssen berücksichtigt werden. Mit unseren ganzheitlichen Nachhaltigkeitsdienstleistungen, die von Materialitätsbewertungen, Nachhaltigkeitsberichterstattung, Einhaltung von Vorschriften und Assurance bis hin zu nachhaltiger Lieferkette, Kreislaufwirtschaft und grüner Finanzierung reichen, können wir Ihr Unternehmen dabei unterstützen, Geodaten in Ihre Strategie und Ihr Berichtswesen zu integrieren und Ihre umfassenderen Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen.

In den kommenden Monaten werden wir eine Reihe von Artikeln veröffentlichen, in denen wir unsere Sichtweise und unsere Erfahrungen mit Geoinformationen und ihren Anwendungen in anderen Sektoren, wie z.B. der Finanzdienstleistungs- und Modeindustrie, darlegen. Bitte nehmen Sie Kontakt mit uns auf, wenn Sie an weiteren Informationen interessiert sind.

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