DE10148747A1

DE10148747A1 - Non-contact monitoring crop and other vegetation condition, for determining fertilizer requirements, uses flash lights for the reflected light to be received by a single photo-diode giving digitized signals for processing

Info

Publication number: DE10148747A1
Application number: DE2001148747
Authority: DE
Inventors: Stefan Reusch
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-17

Abstract

A non-contact system for monitoring crop and other vegetation condition, especially for local applications of fertilizer, uses artificial halogen or xenon light in at least two channels to illuminate the growth from a moving vehicle. The non-contact system for monitoring crop and other vegetation condition, especially for local applications of fertilizer, uses artificial halogen or xenon light in at least two channels to illuminate the growth from a moving vehicle. The light is delivered by a narrow band flash (6), with the wavelengths set by filters (9). The energy of each flash is measured by a reference detector (12), and temperature-related changes in the light spectrum are compensated by thermal measurements. The reflected light from the vegetation is received in rapid succession by a single photo-diode (14) through a bandpass filter to remove unwanted wavelengths, with temperature corrections to maintain its sensitivity. The reflection signals are digitized for an evaluation and signal processing unit (21), which computes the amount of fertilizer to be applied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Bestimmen und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere teilflächenspezifischen Düngen von Pflanzen, bei dem die Pflanzen mit einer modulierten künstlichen Lichtquelle aus Halogen- oder Xenonlicht mindestens zweikanalig durch einen Lichtfleck oder -streifen während des Überfahrens mit einem Träger beleuchtet, Reflexionssignale des Blattwerkes der Pflanzen im sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereich mittels Detektor erfasst und an eine Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung zum Bestimmen der biophysikalischen Parameter wie Biomasse, Chlorophyll- und/oder Wassergehalt weitergegeben werden und daraus das Maß für den Ernährungszustand der Pflanzen ermittelt wird, mit dem ein Rechner die entsprechend auszubringende Düngermenge als Zielgröße steuert. The invention relates to a method for contactless Determining and influencing the plant condition, especially area-specific fertilization of plants which the plants with a modulated artificial Halogen or xenon light source at least two channels through a light spot or strip during the Driving over with a carrier illuminated, reflection signals the foliage of the plants in the visible and / or Near infrared spectral range detected by a detector and on an evaluation and signal processing device for Determining the biophysical parameters such as biomass, Chlorophyll and / or water content are passed on and from this the measure for the nutritional state of the plants is determined with a computer the corresponding controls the amount of fertilizer to be applied as the target.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere teilflächenspezifischen Düngen von Pflanzen zur Durchführung des Verfahrens, mit einem verfahrbaren Träger, beispielsweise Fahrzeug und/oder angekuppelte Arbeitsmaschinen, mindestens eine am Träger befestigte Lichtquelle zum aktiven mindestens zweikanaligen Beleuchten des Pflanzenbestandes als Sender, einem Detektor als Empfänger der Reflexions- und/oder Fluoreszenzstrahlung, einer Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung zum Bestimmen des Ernährungszustands der Pflanzen durch Verarbeiten der Reflexions- und/oder Fluoreszenzsignale, einem im Träger angeordneten Bedienterminal und einem Ausbringer zur variablen Verteilung der Düngemittel. The invention further relates to a device for contactless determination and influencing of the Plant condition, especially area-specific Fertilize plants to carry out the method, with a movable carrier, for example Vehicle and / or coupled working machines, at least a light source attached to the carrier for active at least two-channel lighting of the plant population as a transmitter, a detector as a receiver of the reflection and / or Fluorescence radiation, an evaluation and Signal processing device for determining the Nutritional state of the plants by processing the Reflection and / or fluorescence signals, one in the carrier arranged operator terminal and a dispenser for variable distribution of fertilizers.

Aus der DE 199 50 396 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen des Pflanzenzustandes bekannt, bei dem durch künstliche Lichtquellen, insbesondere Lumineszenz- oder Laserdioden, beim Überfahren des Pflanzenbestandes Reflexionssignale des Blattwerkes der Pflanzen im sichtbaren und/oder nahinfraroten Bereich erzeugt, diese Signale mittels Detektoren erfasst und an eine Signal-Verarbeitungseinheit weitergegeben werden sowie in dieser nach einem speziellen Auswertealgorithmus der Pflanzenzustand ermittelt wird. Der zu messende Pflanzenbestand wird mit einem Lichtfleck oder -streifen aus mindestens vier lichtstarken Leuchtdioden unterschiedlicher Wellenlänge oder Gruppen eines Diodentyps beleuchtet, deren Wellenlänge in der Gruppe gleich, von Gruppe zu Gruppe jedoch verschieden sind. Die Lichtquellen werden durch synchrones Modulieren mit einer Frequenz von mindestens 10 Hz bis einigen MHz in schneller Folge an- und abgeschaltet, um das Hintergrundsignal und das Summensignal aus Reflexionssignal und natürlicher Bestrahlung nacheinander mit dem Detektor zu erfassen, wobei die Frequenz so gewählt wird, dass sich die Sichtfelder des Lichtfleckes bzw. -streifen beim Überfahren zumindest halb überschneiden. Synchron zur Modulation werden die Reflexionssignale vom Blattwerk durch Referenzieren der Hintergrundsignale und der Summensignals des Reflexionssignals ermittelt. DE 199 50 396 A1 describes a method for determining the Plant condition known in which by artificial Light sources, in particular luminescent or laser diodes, when driving over the plant population reflection signals of the Foliage of the plants in the visible and / or near infrared Area generated, these signals detected by means of detectors and be forwarded to a signal processing unit as well as in this according to a special evaluation algorithm of Plant condition is determined. The one to be measured Plant stands are characterized by a light spot or streak at least four bright light-emitting diodes different Wavelength or groups of a diode type illuminated, the Wavelength is the same in the group, but from group to group are different. The light sources are synchronized Modulate with a frequency of at least 10 Hz to a few MHz in rapid succession to switch the Background signal and the sum signal from the reflection signal and natural radiation successively with the detector capture, the frequency being selected so that the Fields of vision of the light spot or streak when driving over it at least half overlap. Become synchronous to the modulation the reflection signals from the foliage by referencing the Background signals and the sum signal of the Reflection signal determined.

Die DE 197 23 770 A1 bzw. WO 98/54960 A beschreiben eine Pflanzenzustandsmessvorrichtung für die Erfassung des Pflanzenzustandes mit einem optischen Sensor, der auf die zu messenden Pflanzen gerichtet ist und der die von der Pflanze abgegebenen optischen Signale empfängt und an eine Signal- Verarbeitungseinrichtung weiterleitet. Es wird bei dieser bekannten Lösung eine künstliche Strahlungsquelle, beispielsweise ein scheinwerferähnliches Halogenlicht bzw. Xenonlicht oder ein Laserlicht eingesetzt, das den Pflanzenbestand frontal oder geringfügig von oben jeweils punktförmig beleuchtet. DE 197 23 770 A1 and WO 98/54960 A describe one Plant condition measuring device for the detection of the Plant condition with an optical sensor that points to the measuring plants and that of the plant emitted optical signals received and sent to a signal Processing facility forwards. It will be at this known solution an artificial radiation source, for example a headlight-like halogen light or Xenon light or a laser light used that the Plant population either frontally or slightly from above spot-lit.

Die in dieser bekannten Lehre eingesetzten Konstantlichtquellen erzeugen zwar ein Licht, das gegenüber Lumineszenzdioden eine weitaus größere Bestrahlungsstärke erreicht, trotzdem überwiegt je nach Stärke der eingesetzten Strahlungsquelle immer noch der Anteil des natürlichen Lichtes. Eine Abdeckhaube soll deshalb die Einstrahlung des natürlichen Lichts auf den Lichtfleck verringern. Eine solche Abdeckung ist beim Überfahren des Pflanzenbestandes eher hinderlich und unpraktikabel in der Handhabung. The used in this known teaching Constant light sources produce a light that is opposite Luminescent diodes have a much greater irradiance achieved, but predominates depending on the strength of the used Radiation source still the proportion of natural Light. A cover should therefore be the radiation of the reduce natural light to the light spot. Such Coverage is more when driving over the vegetation cumbersome and impractical to use.

Da der Lichtfleck des Schweinwerfers keine hinreichend große Fläche beleuchtet, sind außerdem die gewonnenen Messergebnisse aus der Reflexionsstrahlung der Pflanzen keineswegs repräsentativ für den Pflanzenbestand. Since the spot of light from the headlamp is not sufficiently large Illuminated area are also the won Measurement results from the reflection radiation from the plants by no means representative of the plant population.

Das erzeugte Licht ist zwar spektral breitbandig, so dass die von den Pflanzen reflektierte Strahlung und die Hintergrundstrahlung ein Summensignal darstellt, das ohne Filterung und Referenzierung keine auswertbaren Ergebnisse liefert. The light generated is spectrally broadband, so that radiation reflected by the plants and the Background radiation represents a sum signal that without Filtering and referencing no evaluable results supplies.

Mit dieser bekannten Lösung kann zwar die Ausbringermenge variiert werden, jedoch ist diese Lösung nicht geeignet, eine teilflächenspezifische Ausbringung von Dünger mit ausreichender Genauigkeit unter allen vorkommenden Lichtbedingungen zu realisieren. With this known solution, the application rate can can be varied, but this solution is not suitable for one application of fertilizer with specific areas sufficient accuracy among all occurring Realize lighting conditions.

Die aktive Beleuchtung des Pflanzenbestandes mit monochromatischen Lichtstrahlen von Leucht- oder Laserdioden im Wellenlängenbereich ist auch aus der US 5 389 781 bekannt. Mindestens zwei Emitter strahlen monochromatisches Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge auf den Pflanzenbestand ab, um Unkraut aus dem Pflanzenbestand selektiv festzustellen und anschließend zu eliminieren. Die Emitter (LED's) werden in schneller Folge an- und ausgeschaltet. Dies geschieht dadurch, dass der Strom für jeden der beiden Emitter mit einer hohen Frequenz, beispielsweise 455 kHz, moduliert wird. Die von den Emittern abstrahlenden Lichtstrahlen werden durch Emitterlinsen punktförmig fokussiert, bevor sie auf die vorbestimmte Fläche treffen. Der Pflanzenbestand einschließlich Unkraut reflektiert die Strahlung, die von einem Fotodetektor erfasst wird. Die reflektierte Strahlung enthält unterschiedliche Wellenlängenanteile an monochromatischen Licht je nach dem, ob das Licht an Pflanzen oder vom Boden reflektiert wurde. Durch eine speziell zwischen Fotodetektor und dem Reflexionsort angeordnete Detektorlinse und eine Aperturblende wird der Anteil der Bodenstrahlung eliminiert. Die vom Fotodetektor erfassten Anteile der Strahlung der beiden Emitter werden in eine Phase umgewandelt, mit einer Vergleichsphase verglichen und in einem Rechner verarbeitet, um einen Ausbringer für Unkrautbekämpfungsmittel zu steuern. The active lighting of the plant stand with monochromatic light rays from light emitting or laser diodes in the wavelength range is also known from US 5 389 781. At least two emitters emit monochromatic light a different wavelength on the crop to selectively identify weeds from the crop and then eliminate them. The emitters (LEDs) will be switched on and off in quick succession. this happens by having the current for each of the two emitters a high frequency, for example 455 kHz, is modulated. The rays of light emitted by the emitters are Emitter lenses are focused in a punctiform manner before they are focused on the hit predetermined area. The plant population including weeds reflects the radiation from a photo detector is detected. The reflected radiation contains different wavelength components monochromatic light depending on whether the light on plants or reflected off the floor. By a special arranged between the photodetector and the reflection location The detector lens and an aperture stop will be the part of the Ground radiation eliminated. The detected by the photo detector Portions of the radiation from the two emitters are in one phase converted, compared with a comparison phase and in a calculator processed to be a dispenser for Control weed control.

Aus der WO 95/15488 A1 ist außerdem eine Einrichtung zum Messen von in Flüssigkeiten enthaltenen Festkörpern mit Licht bekannt, das Infrarot- und Ultraviolettlicht einschließt. Diese bekannte Einrichtung ist zumindest mit zwei Paar kreuzweise angeordneten Lichttransmittern und einem Detektor ausgerüstet. Die einzelnen zu einem Lichttransmitterpaar angeordneten Transmitter senden kohärentes Licht, d. h. Licht aus, dass die gleiche Wellenlänge hat, während die Wellenlängen der Transmitterpaare voneinander unterschiedlich sind. Das in der WO 95/15488 A1 realisierte Messverfahren beruht darauf, dass durch eine Suspension hindurchtretende Licht zu messen und die Differenz zwischen dem emittierten und dem detektierten Licht als eine Messgröße für die Konzentration der Festkörper in der Flüssigkeit zu bestimmen. Die einzelnen Lichtquellenpaare müssen bei dieser bekannten Lösung immer eine exakt definierte Lage einnehmen und der Detektor für den Empfang des reflektierten Lichts muss im Zentrum der gegeneinander emittierenden Lichtquellen liegen. From WO 95/15488 A1 is also a device for Measurement of solids contained in liquids with light known that includes infrared and ultraviolet light. This known device is at least with two pairs crosswise arranged light transmitters and a detector equipped. The individual to a pair of light transmitters Arranged transmitters send coherent light, i. H. light from that has the same wavelength while the Wavelengths of the transmitter pairs differ from each other are. The measurement method implemented in WO 95/15488 A1 is based on the fact that passing through a suspension Measure light and the difference between the emitted and the detected light as a measure of the Determine the concentration of solids in the liquid. The individual pairs of light sources must be known in this Always take a precisely defined position and the solution Detector for the reception of the reflected light must be in the The center of the mutually emitting light sources lie.

Wenn der Ernährungszustand der Pflanzen mittels aktiver Beleuchtung bestimmt werden soll, muss die künstliche Lichtquelle Lichtintensitäten besitzen, die der natürlichen Beleuchtung zumindest sehr nahe kommt. Um eine derartig hohe Lichtintensität für eine hinreichend große Fläche, beispielsweise einige Quadratmeter, zu erreichen, verwendet der Stand der Technik scheinwerferähnliche Lampenanordnungen von Dioden oder Laser. If the nutritional status of the plants by means of active Lighting must be determined, the artificial Light source have light intensities that the natural Lighting at least comes very close. To such a high Light intensity for a sufficiently large area, for example, to reach a few square meters the prior art headlight-like lamp arrangements of diodes or lasers.

Die trotzdem insgesamt nicht ausreichende Beleuchtungsstärke dieser künstlichen Lichtquellen ist außerdem mit dem Nachteil verbunden, dass Fluoreszenzmessungen nicht mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden können, weil die Intensität der Fluoreszenzstrahlung der bestrahlten Pflanzen sehr gering ist. The overall insufficient illuminance This artificial light source also has the disadvantage connected that fluorescence measurements are not sufficient Accuracy can be done because of the intensity the fluorescence radiation of the irradiated plants is very low is.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der aktiven Messmethode durch eine gezielte Anpassung an verschiedene Wellenlängen bei gleichzeitiger Reduzierung der Stromaufnahme für die Strahlungsquelle zu erhöhen, störende Einflüsse auf die Messung zu verringern, das Meßsystem zu vereinfachen sowie seine Kompaktheit und Robustheit im rauen landwirtschaftlichen Einsatz zu verbessern. In this prior art, the object of the invention based on the accuracy of the active measurement method by a targeted adaptation to different wavelengths simultaneous reduction in power consumption for the Radiation source increase, disruptive influences on the Reduce measurement, simplify the measurement system as well its compactness and robustness in the rough improve agricultural use.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. This task is accomplished by a method of the type mentioned at the beginning Genus with the characterizing features of claim 1 and by a device with the characteristic features of claim 13 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Advantageous embodiments of the method and Device can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit einer ausreichend starken Lichtquelle digital verarbeitbare Reflexions- und/oder Fluoreszenzsignale des Pflanzenbestandes von einer hinreichenden Pflanzenfläche, beispielsweise von mehreren Quadratmetern, aus hinreichender Entfernung von etwa 3 m erzeugt werden, von denen mittels eines selektiv eingestellten Detektors verschiedene, den Ernährungszustand charakterisierende Wellenlängen ausgewählt und bestimmt werden können. Dadurch ist es möglich, die Zielgrößen, wie die Stickstoffgabe auf den Schlag, entsprechend des spezifischen Bedarfs der Pflanzen in der Teilfläche genau zu bestimmen und auszubringen. The method according to the invention is characterized in that that digitally with a sufficiently strong light source processable reflection and / or fluorescence signals of the Plant population from a sufficient plant area, for example from several square meters, from sufficient Distance of about 3 m are generated, of which by means of of a selectively set detector, the Wavelength characterizing nutritional status selected and can be determined. This makes it possible to Target values, such as the nitrogen supply in one go, according to the specific needs of the plants in the To determine and apply the area precisely.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es ferner, Alterungsvorgänge und/oder variierende Temperaturen in der Lichtquelle und im Detektor durch eine ständige Kontrolle der emittierten Blitzenergie des emittierten Lichts festzustellen und zu korrigieren. The method according to the invention also allows Aging processes and / or varying temperatures in the Light source and in the detector by constant control of the to determine the emitted flash energy of the emitted light and correct it.

Die Selektivität der Lichtquelle wird durch eine Vielzahl von Interferenzfiltern erreicht, die das Licht wellenlängenabhängig so abschwächen, das nur Licht mit der jeweils gewünschten Wellenlänge ausgesandt wird. Der Detektor wird mit einem Breitbandfilter versehen, der die für die Messung nicht benötigten Anteile ausblendet. The selectivity of the light source is determined by a variety of Interference filters that reached the light attenuate depending on the wavelength so that only light with the desired wavelength is sent. The detector is provided with a broadband filter, which is suitable for the Measurement hides unnecessary parts.

Das Messsystem kann durchaus mit mehr als zwei spektralen Kanälen ausgestattet werden, beispielsweise Kanäle, die jeweils nur Licht einer Mittenwellenlänge von 940 nm bzw. einer Mittenwellenwellenlänge von 970 nm aussenden. Bei einer Mittenwellenlänge von 970 nm tritt eine schwache Wassersbsorptionsbande auf, so dass der Quotient aus R(970 nm)/R(940 nm) repräsentativ für eine Aussage über den relativen Wassergehalt im Bestand ist. The measuring system can certainly use more than two spectral ones Channels are equipped, for example channels that only light with a center wavelength of 940 nm or emit a center wavelength of 970 nm. At a Center wavelength of 970 nm occurs a weak one Water absorption band on so that the quotient is off R (970 nm) / R (940 nm) representative of a statement about the relative water content in the stock.

Mit Vorteil lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Messung von Fluoreszenzanregungssignaturen nutzen. Empfängerseitig wird ein Bandpassfilter eingesetzt, der nur die gewünschte Fluoreszenz-Emissionswellenlänge passieren lässt. Bei Anregungswellenlängen von < 650 nm liegt beispielsweise eine durch Chlorophyll induzierte Fluoreszenzemission bei 685 nm vor. The method according to the invention can also be used with advantage use to measure fluorescence excitation signatures. A bandpass filter is used on the receiver side pass the desired fluorescence emission wavelength leaves. At excitation wavelengths of <650 nm for example one induced by chlorophyll Fluorescence emission at 685 nm.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist kompakt, robust und zugleich einfach im Aufbau. The inventive device for performing the The process is compact, robust and simple at the same time Construction.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Further advantages and details emerge from the following description with reference to the attached drawings.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. The invention is intended to be illustrated below using an exemplary embodiment are explained in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Aufsicht des Schleppfahrzeuges mit Sichtfeldgeometrie von Sender und Empfänger, Fig. 1 is a plan view of the towing vehicle with the field of view of the transmitter and receiver geometry,

Fig. 2 eine Rückansicht des Schleppfahrzeuges, Fig. 2 is a rear view of the towing vehicle,

Fig. 3 eine Variante des prinzipiellen Aufbaus von Sender und Empfänger, Fig. 3 shows a variant of the basic construction of the transmitter and receiver,

Fig. 4 eine Darstellung des Timingdiagrammes des Verstärkers, Fig. 4 is an illustration of the timing diagram of the amplifier,

Fig. 5 ein beispielhaftes Diagramm für die Auswahl der Wellenlänge, Fig. 5 is an exemplary diagram for the selection of the wavelength,

Fig. 6 ein Beispiel für die Beziehung zwischen Messgröße und optimaler Stickstoffgabe und Fig. 6 shows an example of the relationship between the measured variable and optimal nitrogen administration and

Fig. 7 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 7 is a block diagram of the device according to the invention.

Auf einem beispielsweise mit Winterweizen angebauten Schlag soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbringen von Dünger, insbesondere Stickstoff, zur Anwendung kommen. Der Dünger wird mit einem Schleppfahrzeug 1 und Ausbringer 2 auf dem Schlag teilflächenspezifisch ausgebracht. On a field grown with winter wheat, for example, the method according to the invention for applying fertilizer, in particular nitrogen, is to be used. The fertilizer is spread on the field with a towing vehicle 1 and spreaders 2 .

Am Dach 3 eines Schleppfahrzeuges 1 ist quer zur Fahrtrichtung ein langgestrecktes Gehäuse 4 befestigt. Das Gehäuse 4 (siehe Fig. 1 und 2) trägt jeweils an seinem seitlichen Stirnflächen einen schwenkbar einstellbaren Sender 5 mit Xenon-Blitzlampen 6 und einen Empfänger 7 mit einem optischen Detektor 8. Sender 5 und Empfänger 7 sind vorzugsweise in einem Winkel β von 30° (Schräglage) zum Pflanzenbestand ausgerichtet. On the roof 3 of a towing vehicle 1 , an elongated housing 4 is attached transversely to the direction of travel. The housing 4 (see FIGS. 1 and 2) has a pivotably adjustable transmitter 5 with xenon flash lamps 6 and a receiver 7 with an optical detector 8 on its lateral end faces. Transmitter 5 and receiver 7 are preferably aligned at an angle β of 30 ° (inclined position) to the plant population.

Das Schleppfahrzeug 1 mit seinem Ausbringer 2 bewegt sich mit der Geschwindigkeit v im Pflanzenbestand und die Xenon- Blitzlampen 6 beleuchten den Pflanzenbestand jeweils mit einem spektral schmalbandigen Lichtfleck F_L von etwa 1 m Durchmesser und einer Energie von etwa 4 J pro Blitz beiderseits zur Fahrtrichtung. Die Xenon-Blitzlampen 6 werden mit einer Frequenz von etwa 10 Hz betrieben. Um eine lückenlose Abtastung des Pflanzenbestandes zu erreichen, muss diese Frequenz f so gewählt werden, dass sich bei gegebener Geschwindigkeit v über den Bestand, die detektierten Flächen πr² noch überlappen und damit der Bedingung f > v/r genügen. Fig. 3 zeigt eine Variante des prinzipiellen Aufbaus des Senders 5 und Empfängers 7. Der Sender 5 besteht im wesentlichen aus mehreren, beispielsweise zwei Xenon- Blitzlampen 6, jeweils einem im Strahlgang der Blitzlampen 6 vorgeordneten Interferenzfilter 9, jeweils einer Optik 10 zum Fokussieren des Lichtes auf den Bestand, einer Blitzsteuerung 11, jeweils unmittelbar an den Xenon-Blitzlampen 6 angeordnete Referenzdetektoren 12 zum Ermitteln der von jedem Blitz abgegebenen Energie und ein Temperaturfühler 13 zur Kontrolle der temperaturbedingten Änderungen der spektralen Zusammensetzung des Blitzlichtes. The towing vehicle 1 with its deliverer 2 moves at a speed v in the crop and the xenon flash lamps 6 illuminate the crop with a spectrally narrow-band light spot F _L of about 1 m in diameter and an energy of about 4 J per flash on both sides of the direction of travel. The xenon flash lamps 6 are operated at a frequency of approximately 10 Hz. In order to achieve a complete scan of the plant stand, this frequency f must be selected so that at a given speed v over the stand, the detected areas πr ² still overlap and thus satisfy the condition f> v / r. Fig. 3 shows a variant of the basic construction of the transmitter 5 and receiver 7. The transmitter 5 consists essentially of several, for example two xenon flash lamps 6 , each one in the beam path of the flash lamps 6 upstream interference filter 9 , each optics 10 for focusing the light on the inventory, a flash control 11 , each directly on the xenon flash lamps 6 arranged reference detectors 12 for determining the energy emitted by each flash and a temperature sensor 13 for checking the temperature-related changes in the spectral composition of the flash light.

Der Empfänger 7 setzt sich aus einer einzigen Fotodiode 14, einem im Strahlengang der Diode 14 vorgeordneten Breitbandfilter 15 zum Ausblenden nicht benötigter Spektralanteile und einer Optik 16 zum Anpassen des Sichtfeldes der Diode 14 an den von den Xenon-Blitzlampen 6 beleuchteten Lichtfleck F_L, einem Verstärker 28 zum Verstärken der Reflexionssignale und zur Zuordnung der Reflexionssignale zu den Wellenlängen des sie verursachenden Blitzlichtes, einer Detektorsteuerung 17 und einem zentralen Temperaturfühler 18 zum Kontrollieren von Temperatureffekten zusammen, die auf der Änderung der spektralen Empfindlichkeiten der Fotodiode 14 beruhen. The receiver 7 is composed of a single photodiode 14 , a broadband filter 15 arranged upstream in the beam path of the diode 14 for masking out unnecessary spectral components and optics 16 for adapting the field of view of the diode 14 to the light spot F _L illuminated by the xenon flash lamps 6 , one Amplifier 28 for amplifying the reflection signals and for assigning the reflection signals to the wavelengths of the flash light causing them, a detector controller 17 and a central temperature sensor 18 for controlling temperature effects, which are based on the change in the spectral sensitivities of the photodiode 14 .

Jeweils zwei baugleiche Sender 5 und Empfänger 7 sind auf dem Dach 3 in dem Gehäuse 4 so untergebracht, dass der Pflanzenbestand schräg von oben erfasst werden kann. In each case two identical transmitters 5 and receivers 7 are accommodated on the roof 3 in the housing 4 in such a way that the vegetation can be recorded obliquely from above.

Die optischen Achsen A_Os der einzelnen Blitzlampen 6 liegen parallel zueinander und so nah beieinander, dass ihr Abstand im Verhältnis zur Größe des Messfeldes (Lichtfleck) vernachlässigbar ist. Das gleiche gilt für den Abstand der optischen Achsen A_OS der Blitzlampen 2 zu der der Fotodiode 14. The optical axes A _{Os of} the individual flash lamps 6 are parallel to one another and so close to one another that their distance in relation to the size of the measuring field (light spot) is negligible. The same applies to the distance between the optical axes A _{OS of} the flash lamps 2 and that of the photodiode 14 .

Die Signale der Fotodiode 14 und der Referenzdetektoren 12 werden jeweils an einen integrierenden Verstärker weitergegeben. Die Torzeit des Verstärkers wird dabei so eingestellt, dass sie der Dauer des Blitzes entspricht (siehe Fig. 4). Auf diese Weise wird die natürliche Einstrahlung soweit wie möglich unterdrückt und eine Zuordnung der empfangenen Referenzsignale zu den aus den Feldversuchen vorbestimmten Wellenlängen ermöglicht. The signals from the photodiode 14 and the reference detectors 12 are each passed on to an integrating amplifier. The gate time of the amplifier is set so that it corresponds to the duration of the flash (see Fig. 4). In this way, the natural radiation is suppressed as much as possible and an assignment of the received reference signals to the wavelengths predetermined from the field tests is made possible.

Neben dieser Messung des Signals R_S während des Blitzes wird zwischen den Blitzen eine weitere Messung durchgeführt, um das reine Hintergrundsignal R_D zu erfassen. In addition to this measurement of the signal R _S during the flash, a further measurement is carried out between the flashes in order to detect the pure background signal R _D.

Je nach Zielgröße, im vorliegenden Beispiel die Stickstoffgabe, können die auszuwählenden Wellenlängen λ₁ . . . λ_n unterschiedlich sein. Depending on the target variable, in this example the addition of nitrogen, the wavelengths λ ₁ to be selected can. , , λ _n can be different.

Zur Durchführung des Verfahrens wird für die Bestimmung einer optimalen teilflächenspezifischen Stickstoffgabe in Getreide, beispielsweise zum Schossen und Ährenschieben so vorgegangen, dass für zwei Empfangskanäle eine Wellenlängenkombination von λ₁ und λ₂ entsprechend vorliegenden Ergebnissen aus Feldversuchen gewählt werden, die den dunklen Flächen in Fig. 5 entsprechen. To carry out the method, the determination of an optimal partial area-specific nitrogen supply in cereals, for example for shooting and ear pushing, is carried out in such a way that a wavelength combination of λ ₁ and λ _{2 is selected} for two reception channels in accordance with available results from field tests which show the dark areas in Fig. 5 correspond.

Im vorliegenden Beispiel wurde eine Wellenlängenkombination λ₁ = 730 nm und λ₂ = 760 nm ausgewählt. In the present example, a wavelength combination λ ₁ = 730 nm and λ ₂ = 760 nm was selected.

Vom Empfänger 7, insbesondere der Fotodiode 14 werden erfasst:
R_S1 Reflexionssignal bei eingeschaltetem Blitz mit Wellenlänge λ₁
R_S2 Reflexionssignal bei eingeschaltetem Blitz mit Wellenlänge λ₂
R_D Reflexionssignal bei ausgeschaltetem Blitz, The following are detected by the receiver 7 , in particular the photodiode 14 :
R _S1 reflection signal with flash activated and wavelength λ ₁
R _S2 reflection signal with flash activated and wavelength λ ₂
R _D reflection signal when flash is off,

Der Messwert S wird nach Abzug des Hintergrundsignals als Quotient des Reflexionssignals bei λ₁ und λ₂ wie folgt gebildet:

S = (R_S2 - R_D)/(R_S1 - R_D).C.

After subtracting the background signal, the measured value S is formed as the quotient of the reflection signal at λ ₁ and λ ₂ as follows:

S = (R _S2 - R _D ) / (R _S1 - R _D ) .C.

Die gerätespezifische Kalibrierungskonstante C wird durch eine Messung an einem Referenzobjekt mit bekanntem spektralen Reflexionsgrad (r₁ bei λ₁ und r₂ bei λ₂) ermittelt. Dazu wird ein solches Objekt anstelle des Pflanzenbestandes in das Sichtfeld der Fotodioden 14 gebracht und die Kalibrierungskonstante

C = (R_S1 - R_D)/(R_S2 - R_D).r₂/r₁

bestimmt. The device-specific calibration constant C is determined by a measurement on a reference object with a known spectral reflectance (r ₁ at λ ₁ and r ₂ at λ ₂ ). For this purpose, such an object is brought into the field of view of the photodiodes 14 instead of the plant population and the calibration constant

C = (R _S1 - R _D ) / (R _S2 - R _D ) .r ₂ / r ₁

certainly.

Sollte bei einer Messung mindestens eines der Signale R_XX übersteuert sein, so wird dies erkannt und der Benutzer gewarnt. Unterschreitet einer der hintergrundkorrigierten Messwerte R_SX - R_D eine bestimmte Empfindlichkeitsschwelle, so wird ebenfalls eine Warnung ausgegeben. If at least one of the signals R _{XX is} overdriven during a measurement, this is recognized and the user is warned. If one of the background-corrected measured values R _SX - R _D _{falls below} a certain sensitivity threshold, a warning is also issued.

Darüber hinaus wird mit Hilfe der Referenzdetektoren 12 ständig die Energie der Xenon-Blitzlampen 6 kontrolliert und bei einer Abweichung der Benutzer gewarnt. Die Referenzdetektoren 12 befinden sich in unmittelbarer Nähe der Blitzlampen 6, so dass ein Teil des jeweils ausgesandten Lichtes auf die Referenzdetektoren 12 fällt und zur Bestimmung der emittierten Energie herangezogen werden kann. In einem weiteren Schritt werden die einmal pro Blitzfolge errechneten Messwerte S über eine bestimmte Zeitspanne, vorzugsweise 1 Sekunde, gemittelt, um das Signal/Rauschverhältnis zu verbessern. In addition, the energy of the xenon flash lamps 6 is continuously checked with the aid of the reference detectors 12 and warned of a deviation of the users. The reference detectors 12 are located in the immediate vicinity of the flash lamps 6 , so that part of the respectively emitted light falls on the reference detectors 12 and can be used to determine the emitted energy. In a further step, the measured values S calculated once per flash sequence are averaged over a certain period of time, preferably 1 second, in order to improve the signal / noise ratio.

Im letzten Schritt wird dann mit Hilfe des zuvor aus Feldversuchen empirisch ermittelten Zusammenhangs die Stickstoffgabe aus dem gemittelten Messwert S bestimmt. Dabei können neben dem Messwert auch noch weitere, vom Benutzer zu spezifizierende Randparameter wie beispielsweise die Fruchtart und -sorte, das Entwicklungsstadium, die mittlere Ertragserwartung u. a. einfließen. The last step is then using the before Field trials empirically determined the relationship Nitrogen administration determined from the averaged measured value S. there In addition to the measured value, users can also specifying boundary parameters such as the Type and variety of fruit, the stage of development, the middle Yield expectations u. a. incorporated.

Zwei baugleiche Sender 5 und Empfänger 7 werden auf dem Dach 3 des Schleppfahrzeuges 1 in dem querliegenden Gehäuse 4 eingesetzt, und zwar jeweils ein Sender 5 und ein Empfänger 7 für die linke und für die rechte Teilseite vom Schleppfahrzeug 1. Dadurch ist es möglich, die gesamte Steuereinheit 19 für die Blitzsteuerung 11 und die Detektorsteuerung 17 innerhalb des langgezogenen Gehäuses 4 platzsparend unterzubringen. Two identical transmitters 5 and receivers 7 are used on the roof 3 of the towing vehicle 1 in the transverse housing 4 , namely a transmitter 5 and a receiver 7 for the left and for the right side of the towing vehicle 1 . This makes it possible to accommodate the entire control unit 19 for the flash control 11 and the detector control 17 within the elongated housing 4 in a space-saving manner.

Beide Sender und Empfänger werden über einen Multiplexer 20 von der derselben nachgeordneten Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung 21 angesteuert. In dieser Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung 21 sind alle aus Feldversuchen empirisch ermittelten Kennwerte entsprechend abgelegt. Both transmitters and receivers are controlled via a multiplexer 20 by the evaluation and signal processing device 21 arranged downstream thereof. In this evaluation and signal processing device 21 , all characteristic values empirically determined from field tests are stored accordingly.

Es kann dabei vorteilhaft sein, die Signale beider Seiten unabhängig voneinander zu verarbeiten, dementsprechend die Stickstoffgabe für beide Teilseiten separat zu berechnen und separat an den Streuercontroller 22 zur Ansteuerung des Ausbringers 2 weiterzugeben. It can be advantageous to process the signals from both sides independently of one another, accordingly to calculate the nitrogen supply for both partial sides separately and to pass them on separately to the spreader controller 22 for controlling the dispenser 2 .

Mittig auf dem Dach 3 des Schleppfahrzeuges 1 ist ein DGPS- Empfänger 23 befestigt, dessen Antenne 24 freie Sicht zu nicht dargestellten Satelliten besitzt. Natürlich ist es auch möglich, den Empfänger 23 mit Antenne 24 an der Arbeitsmaschine anzuordnen. Dabei muss nur gewährleistet sein, dass die Sicht zu den Satelliten frei bleibt. A DGPS receiver 23 is fastened in the center on the roof 3 of the towing vehicle 1 , the antenna 24 of which has a clear view of satellites (not shown). Of course, it is also possible to arrange the receiver 23 with antenna 24 on the work machine. It is only necessary to ensure that the view of the satellites remains clear.

Im Schleppfahrzeug 1 ist - wie in Fig. 7 schematisch in einem Blockschaltbild dargestellt - ein Bus 25 verlegt, an dem ein Bedienterminal 26 und Kartenlaufwerk 27 angeschlossen ist. Der DGPS-Empfänger 23 ist zur Kommunikation mit dem Bedienterminal 26 verbunden oder direkt an den Bus 25 angeschlossen. Die Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung 21 wird mittels dem Bedienterminal 26 gesteuert. Der Streuercontroller 22 ist entweder über den Bus 25 oder über eine serielle Datenleitung mit der Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung 21 verbunden, wobei der Streuercontroller seine Steuerbefehle nach Empfang und Verarbeitung der Reflexionssignale R bzw. Fluoreszenzsignale F von der Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung 21 erhält. In the towing vehicle 1 , as shown schematically in a block diagram in FIG. 7, a bus 25 is installed , to which an operating terminal 26 and card drive 27 are connected. The DGPS receiver 23 is connected for communication with the operator terminal 26 or directly connected to the bus 25 . The evaluation and signal processing device 21 is controlled by means of the operating terminal 26 . The scatter controller 22 is connected to the evaluation and signal processing device 21 either via the bus 25 or via a serial data line, the scatter controller receiving its control commands after receiving and processing the reflection signals R or fluorescence signals F from the evaluation and signal processing device 21 .

Es ist ohne weiteres möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit mehr als zwei spektralen Kanälen auszustatten. Hier bietet sich an, zwei weitere Kanäle mit einer Mittenwellenlänge von 940 nm und 970 nm vorzusehen. Bei einer Wellenlänge λ3 = 970 nm befindet sich eine schwache Wasserabsorptionsbande. Der Quotient R(970 nm)/R(940 nm) lässt demzufolge eine Aussage über den relativen Wasserhaushalt im Bestand zu. Diese Information lässt sich beispielsweise dazu verwenden, die Düngermenge in sehr trockenen Beständen zu begrenzen, da ohne Wasserzufuhr der Dünger nicht von der Pflanze aufgenommen werden kann. The method according to the invention is readily possible to be equipped with more than two spectral channels. Here offers two more channels with one Center wavelengths of 940 nm and 970 nm should be provided. At a There is a weak wavelength λ3 = 970 nm Water absorption band. The quotient R (970 nm) / R (940 nm) therefore leaves a statement about the relative Water balance in the stock too. This information can be For example, use the amount of fertilizer in a lot to limit dry stocks, since without the water supply Fertilizer cannot be absorbed by the plant.

Des weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Messung von Fluoreszenzsignaturen herangezogen werden. Der empfängerseitige Breitbandfilter 9 wird in diesem Fall gegen einen Bandpassfilter ausgetauscht, der nur das Licht der gewünschten Emissionswellenlänge(n) λ_e passieren lässt. Furthermore, the method according to the invention can also be used to measure fluorescence signatures. In this case, the broadband filter 9 on the receiver side is exchanged for a bandpass filter which only allows the light of the desired emission wavelength (n) λ _{e to} pass.

Senderseitig sind dementsprechend die Interferenzfilter 15 durch Filter mit der gewünschten Fluoreszenzanregeungswellenlängen λ_a1 . . . λ_an < λ_e zu ersetzen. Correspondingly, the interference filters 15 on the transmitter side are filters with the desired fluorescence excitation wavelengths λ _a1 . , , to replace λ _an <λ _e .

Eine typische Anwendung ist beispielsweise die Erfassung der Chlorophyllfluoreszenz von Pflanzen. Bei Anregungswellenlängen λa < λ_e können bei λ_e = 685 nm ein ausgeprägtes Fluoreszenzsignal F(685 nm) nachgewiesen werden. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Schleppfahrzeug
2 Ausbringer
3 Dach
4 Gehäuse
5 Sender
6 Xenon-Blitzlampe
7 Empfänger
8 Optische Detektoren
9 Filter
10 Optik für 5
11 Blitzsteuerung
12 Referenzdetektor
13 Temperaturfühler
14 Fotodioden
15 Filter
16 Optik für 7
17 Detektorsteuerung
18 Temperaturfühler
19 Steuereinheit
20 Multiplexer
21 Auswerte- und Signalverarbeitungseinrichtung
22 Streuercontroller
23 DGPS-Empfänger
24 Antenne
25 Bus
26 Bedienterminal
27 Kartenlaufwerk
28 Verstärker
v Geschwindigkeit von 1
F_L Lichtfleck
A_OF Optische Achsen Fotodioden
A_OS Optische Achsen Sender
R_S Reflexionssignal (bei eingeschaltetem Blitz)
R_D Hintergrundsignal (bei ausgeschaltetem Blitz)
β Winkel (Schräglage)
λ₁ . . . λ_n Wellenlängen
C Kalibrierungskonstante
r₁, r₂ Reflexionsgrad
S Messwert
F Fluoreszenzsignal
A typical application is the detection of chlorophyll fluorescence in plants. With excitation wavelengths λa <λ _e , a pronounced fluorescence signal F (685 nm) can be detected at λ _e = 685 nm. List of the reference numbers used 1 towing vehicle
2 spreaders
3 roof
4 housing
5 transmitters
6 xenon flash lamp
7 receivers
8 optical detectors
9 filters
10 optics for 5
11 flash control
12 reference detector
13 temperature sensors
14 photo diodes
15 filters
16 optics for 7
17 Detector control
18 temperature sensors
19 control unit
20 multiplexers
21 evaluation and signal processing device
22 spreader controller
23 DGPS receivers
24 antenna
25 bus
26 operator terminal
27 card drive
28 amplifiers
v Speed of 1
F _L light spot
A _OF Optical axis photodiodes
A _OS Optical axis transmitter
R _S reflection signal (with flash on)
R _D background signal (with flash off)
β angle (inclined position)
λ ₁ . , , λ _n wavelengths
C calibration constant
r ₁ , r ₂ reflectance
S measured value
F fluorescence signal

Claims

1. A method for the contactless determination and influencing of the plant condition, in particular partial area-specific fertilization of plants, in which the plants are illuminated with a modulated artificial light source from halogen or xenon light at least in two channels by a light spot or strip during the passage of the crop with a carrier, which Reflection signals of the foliage of the plants in the visible and / or near-infrared spectral range are detected by detectors and passed on to an evaluation and signal processing device for determining the biophysical parameters such as biomass, chlorophyll and / or water content and the measure for the nutritional state of the plants is determined therefrom, with which a computer controls the appropriate amount of fertilizer to be applied as a target, characterized by the following steps:

a) Illuminating several plants of a plant population with transmitters emitting spectrally narrow-band flash light, the wavelengths λ _{i of} which are set by filters based on field tests and preselected wavelength λ ₁ <λ ₂ <λ _n using filters, the energy emitted by each flash depending on a reference detector is determined, checked and temperature-related changes in the spectral composition of the light are compensated for by temperature measurement;

b) Detection of the radiation reflected by the plant population when the flashes are switched on successively and in rapid succession 1 . , , n and the background radiation when the flash light is switched off by a single photodiode with an upstream bandpass filter for masking out the light outside the range of the preselected wavelengths λ ₁ to λ _n of step a) as reflection signals R _Si and R _D , temperature-related changes in the photodiode sensitivity being corrected by a temperature measurement become;

c) assigning the received reflection signals to the respective wavelengths λ ₁ to λ _{n of} the transmitted flash light by means of an integrating amplifier, the gate time of which is set to the flash duration,

d) determining a calibration constant C _i for the transmitter and receiver by measuring the reflectance on a reference object with a known spectral reflectance;

e) digitizing and storing the determined n reflection signals R _Si , the background signal R _D and the calibration constant C _i of steps b) to d) in the memory of the evaluation and signal processing device,

f) Calculating at least one measured value S _ij from the reflection signals R _Si after subtracting the reflection signal R _D (background radiation) at the wavelengths λ _i and λ _j , where i ≠ j and the measured value S _ij calculated per flash sequence averaged over a specific time period t is filed;

g) determining the specific dosing amount for the plants from an empirically determined relationship between the measured value S _ij and the target values stored in the evaluation and signal processing device as a control variable for outputting the dosing amount to the plant population.

2. The method according to claim 1, characterized characterized that the flash of Gas discharge flash lamps, such as xenon flash lamps, are produced becomes.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized characterized that the flash frequency f to 1 to 100 Hz, preferably 10 Hz, is set.

4. The method according to claim 3, characterized characterized that the flash frequency f is chosen at least so large that for a given Velocity v across the stock of the detected areas still overlap.

5. The method according to claim 1, characterized characterized that the plants to be measured at an angle of 0 to 90 °, preferably 30 °, be illuminated.

6. The method according to claim 1, characterized in that to determine the nitrogen addition, the plant stand is illuminated with flash light having a central wavelength of λ ₁ = 730 nm ± 10 nm and a central wavelength of λ ₂ = 760 nm ± 10 nm.

7. The method according to claim 1, characterized in that to determine the water absorption band of the plant stand is illuminated with flash light having a central wavelength of λ ₃ = 900 nm ± 50 nm and a central wavelength of λ ₄ = 970 nm ± 10 nm.

8. The method according to claim 1 and 7, characterized in that for a fluorescence measurement on the receiver side only for the fluorescence emission wavelength λ _e > λ ₁ to be considered. , , λ _n permeable filter is used.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized characterized that in the target size site-specific external data, such as soil data, Nutrient levels, special conditions in depressions, crests or borders of the field.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized characterized that the location coordinates of the Carrier determined by a global positioning system.

11. The device for determining and influencing the plant condition, in particular partial area-specific fertilization of plants for carrying out the method according to claim 1, with a movable support, for example a vehicle and / or coupled working machines, at least one light source attached to the support for active at least two-channel lighting of the plant stand as Transmitters, detectors as receivers of the reflection and / or fluorescence radiation, an evaluation and signal processing device for determining the nutritional state of the plants by processing the reflection and / or fluorescence signals, an operating terminal arranged in the carrier and a dispenser for variable distribution of the fertilizers, characterized that the transmitter ( 5 ) from at least two flash lamps ( 6 ), each with an upstream filter ( 9 ), each with a reference detector ( 12 ) for determining the flash light energy, a temperature sensor ( 13 ) for correcting r temperature-related changes in the spectral composition of the flash light, an optical system ( 10 ) for focusing the flash light on the plant population and a flash light control ( 11 ) is formed, and that the receiver ( 7 ) has a single photodiode ( 14 ) which has a broadband filter ( 15 ) and an optic ( 16 ) are assigned so that the field of view of the photodiode ( 14 ) corresponds to the area illuminated by the flash lamps ( 6 ), a temperature sensor ( 18 ) for correcting temperature-related changes in the photodiode sensitivity, a detector control ( 17 ) and one Amplifier ( 28 ) for assigning the wavelengths of flash light and reflection signal, and that the flash lamp control ( 11 ) and the detector control ( 17 ) is connected to the evaluation and signal processing device ( 21 ) for processing the reflection and / or fluorescence signals.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that gas discharge flash lamps, for example xenon flash lamps, are provided as flash lamps ( 6 ).

13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the flash lamps ( 6 ) have a flash frequency f of 1 to 100 Hz, preferably 10 Hz.

14. The apparatus according to claim 11, characterized in that the transmitter ( 5 ) and the receiver ( 7 ) including their control unit ( 19 ) is combined to form a unit which can be mounted on the roof ( 3 ) of the towing vehicle ( 1 ).

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that at least one structural unit on each longitudinal side of the towing vehicle ( 1 ) forms a unit with at least two spectral channels, which with the evaluation and signal processing device ( 21 ) by a multiplexer ( 20 ) for the common control of both Channels is connected.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the two spectral channels are each individually connected to the evaluation and signal processing device ( 21 ) for separate control of the individual channels.

17. The apparatus according to claim 11 to 16, characterized in that the flash lamps ( 6 ) are mounted so that the flash light at an angle β of 0 to 90 °, preferably 30 °, detects the crop from above.

18. The apparatus according to claim 11 to 17, characterized in that the optical axes (A _OS ; A _OF ) of the transmitter ( 5 ) and / or photodiodes ( 14 ) are arranged parallel to each other and are close to each other.

19. The apparatus according to claim 11 to 17, characterized in that the optical axes (A _OS ; A _OS ) of the transmitter ( 5 ) and / or photodiodes ( 14 ) enclose a small angle with one another, so that the optical axes at one point meet on the vegetation.

20. The apparatus according to claim 11, characterized in that the separate temperature sensors ( 13 ; 18 ) are combined in a common temperature sensor.

21. The apparatus according to claim 13, characterized in that the filter ( 15 ) is an edge filter or a bandpass filter.

22. The apparatus according to claim 11, characterized in that the filter ( 9 ) is an interference filter.

23. The device according to claim 11, characterized in that a spreader controller ( 22 ) controlled by the evaluation and signal processing device ( 21 ) for controlling the applicator ( 2 ) for variable distribution of the fertilizers is provided in the carrier.

24. The device according to claim 11 to 17, characterized in that the transmitters ( 5 ) and receivers ( 7 ) is assigned a (D) GPS receiver ( 23 ) with antenna ( 24 ).

25. The device according to claim 11 to 17, characterized in that in the towing vehicle ( 1 ) a bus system ( 25 ) for connecting the evaluation and signal processing device ( 21 ), the spreader controller ( 22 ), the (D) GPS receiver ( 23 ) with antenna ( 24 ), the operator terminal ( 26 ) with card drive ( 27 ) is provided.