Flächenkartierung via Drohne: mehr Informationsausbeute & Präzision

Autoren:
Name Institution e-Mail
Bastian BrandenburgFuE-Zentrum FH Kiel GmbH bastian.brandenburg@fh-kiel.de

Schwierigkeitsgrad:
mittel
Umsetzungsdauer:
mittel
Reproduzierbarkeit:
international
Technologisierung:
hoch

Kurzbeschreibung



In diesem Praxisbeispiel erfahren Sie, wie Sie mittels einer Drohne ihre Flächen kartieren können. Die Aufnahmen können zu einem Orthomosaik verrechnet werden, welches die gesamte Fläche in einem Bild georeferenziert darstellt. Diese Bilder können, je nach Aufnahmezeitpunkt, verschiedene Fragen beantworten. Wie ist der Bestand entwickelt? Gibt es Wildschäden in meiner Fläche? Wo liegen Drainagen? Gibt es Sturmschäden? Durch die GPS Koordinaten und die Verrechnung zu einem einzigen Bild lassen sich diese Schäden beziffern.

Sie benötigen eine DJI Mavic 2 Pro oder Zoom, ein Apple Tablet, eine Fluglizenz sowie die Zulassung der Drohne beim LBA. Mit der App GS Pro zeichnen Sie die Fläche ein und fliegen diese automatisiert ab. Am Ende erhalten Sie einen Bilddatensatz, welcher zur weiteren Verarbeitung zu einem Orthomosaik dient.

Durch die Befliegung ihrer Flächen sind Sie in der Lage, Gegebenheiten zu kartieren. Die Daten können Sie für verschiedenste Fragestellungen nutzen. Nach der Verrechnung zu einem Orthomosaik können Sie beispielsweise Wildschäden beziffern.

Bestandteile


  Technik


  • Drohne
  • Digitales Endgerät

  Anwendung


  • App

 Daten


  • RGB Bilddatensatz

Einordnung


Allgemein

Bundesland:
Alle Bundesländer
Übertragbarkeit:
keine Angabe
Produktionsbereich:
Pflanzliche Erzeugung
Produktionsrichtung:
Feldfruchtbau
Arbeitsbereich:
Alle(Feldfruchtbau)
Verfahrensbereich:
keine Angabe

Umgesetztes Praxisbeispiel:

Testumgebung:
Praxiseinsatz
Einsatzhäufigkeit:
Mehrmals
Einsatzumfang:
Mehrere Flächen
Kostenumfang digitaler Technik:
(Die Kosten sind als Richtwerte zu verstehen)
 
- Anschaffungskosten für Einsatzumfang:
101 - 1000 €
- Laufende Kosten im Monat pro Einheit:
51 - 100 €


Umsetzungsschritte

Einrichtung

In der Einrichtung des Praxisbeispiels sollen die Grundlagen für die anschließende Durchführung geschaffen werden. Zum Beispiel die Einrichtung eines Accounts, Installation von Software und Aufbau von Technik.

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Installation von DJI GS Pro

Zur Kartierung der Fläche wurde in diesem Beispiel DJI GS Pro auf einem Ipad in Verbindung mit einer DJI Mavic 2 Pro verwendet. Die Drohne und das Tablet erhalten Sie im Handel, die GS Pro App erhalten Sie kostenlos im App Store von Apple. Installieren Sie, wie gewohnt, die App auf ihrem Tablet.

Vorarbeit Notwendig

Beschaffung einer DJI Drohne, einer Mini SD Karte mit hoher Schreibgeschwindigkeit (Beispiel; San Disk Extreme 128 GB maximaler Größe) und eines Apple Ipad. Bestehen der A1/A3 Prüfung beim Luftfahrtbundesamt (LBA). Alternative: A2 Führerschein. Hinweis: Ein Drohnenführerschein ist in Deutschland Pflicht! Eine Haftpflichtversicherung für die Drohne ist zwingend erforderlich, teilweise in Privathaftpflichtversicherungen enthalten! Erforderliche Zulassung der Drohne online beim LBA nur mit Drohnenführerschein und Versicherungsnachweis möglich!

Vorbereitung

In der Vorbereitung wird die eingerichtete Technik und/oder Anwendung für die Durchführung des Praxisbeispiels einsatzbereit gemacht. Zum Beispiel das Erstellen/Verschicken einer Applikationskarte und der Import von Feldgrenzen.

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Erstellung eines Flugplanes

Haben Sie die App installiert, können Sie ihren ersten Flug planen. Loggen Sie sich mit ihrem DJI Account ein, hierfür wird eine Internetverbindung benötigt. Unter "My Missions" finden Sie ein Plus-Symbol, welches eine neue Mission öffnet. Wählen Sie "PhotoMap" und dann "Tap", um die Fläche per Hand auf dem Tablet einzuzeichnen. Hat das Tablet einen GPS Empfänger, zoomt die App automatisch auf ihren Standort. Bei Tablets ohne GPS schalten Sie die Drohne ein und verbinden die Fernsteuerung mit ihrem Tablet. Das GPS Signal wird dann von der Drohne geliefert. Alternativ können Sie die Fläche auch manuell auf der Karte suchen. Tippen Sie nun auf die Fläche, das erscheinende Kästchen können Sie über die Punkte auf die Größe ihrer Fläche anpassen.

Vorarbeit Notwendig

Erstellung eines DJI Accounts.

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Basic-Parameter einstellen

Haben Sie ihre Fläche eingezeichnet, können Sie die FLugparameter anpassen. Rechts im Bild erscheint ein Menü. Wählen Sie unter Camera Model ihre Drohne aus. Unter Shooting Angle wählen Sie Course Aligned, unter Capture Mode Capture at Equal Distance Interval und den Course Mode auf Inside Mode. Stellen Sie den Shutter Speed auf 2.0 Sec. ein. Wählen Sie die Höhe aus. Je nach Fragestellung und Flächengröße bietet sich eine Höhe zwischen 10 und 50 m an. Je detailreicher das Bild werden soll, desto tiefer müssen Sie fliegen.

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Advanced-Parameter einstellen

Unter Advanced finden Sie in dem Menü die Bildüberlappungen. Die Front Overlap Ratio steht Standardmäßig auf 75 %. Die Side Overlap Ratio sollten Sie auf 70 % stellen. 60 % ist das empfohlene Minimum. Den Course Angle stellen Sie am Besten so ein, das er in möglichst langen Bahnen verläuft. Bei End Mission Action ist standardmäßig return to home eingestellt. Achten Sie auf die Flughöhe. Unter den drei Punkten oben rechts in der Leiste können Sie die RTH-Höhe einstellen. Diese sollte höher sein, als das höchste Hindernis in ihrer Umgebung, um Kollisionen zu vermeiden. Danach sind Sie bereit zum Fliegen.

Durchführung

In der Umsetzung wird das eigentliche Ziel des Praxisbeispiels umgesetzt. Dabei wird die vorbereitete Technik und/oder Anwendung eingesetzt. Zum Beispiel die Auswahl und Weiterverarbeitung ausgewählter Geodaten und die Abarbeitung einer Applikationskarte und gleichzeitige Dokumentation der Maßnahme.

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Fläche kartieren

Haben Sie alle Vorbereitungen abgeschlossen, schalten Sie die Drohne ein. Über den blauen Button mit dem Flugzeugsymbol in der Ecke starten Sie den Flug. Auf der erscheinenden Checkliste werden alle erfüllten Parameter grün markiert. Sollte ein Parameter nicht erfüllt sein, zeigt die Liste dies in Rot an. Ist alles okay, hebt die Drohne automatisch ab und fliegt zum Startpunkt. Die Kartierung läuft automatisch ab. Behalten Sie die Drohne im Auge, um Hindernisse und Vögel frühzeitig zu erkennen. Nach dem letzten Bild kommt die Drohne zum Startpunkt zurück.

Nachbereitung

In der Nachbereitung werden die durchgeführten Schritte kontrolliert um das Ergebnis des Praxisbeispiels sicherzustellen. Zum Beispiel kann dies die Einsicht einer Dokumentationskarte zur Überprüfung von Soll- und Ist-Menge sein.

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Sichtung der Daten

Nach erfolgreicher Durchführung des Fluges sollten Sie die Daten sichten. Entfernen Sie die SD Karte aus der Drohne, der SD Slot befindet sich unten hinter der Gummiabdeckung. Stecken Sie die Karte in ihren PC und übertragen Sie die Bilder zur weiteren Verarbeitung auf ihre Festplatte oder Datenträger.

Auswertung

In der Auswertung soll das durchgeführte Praxisbeispiel hinsichtlich seines Erfolges untersucht werden. Zum Beispiel der Effizienzvergleich von vernetzten Maschinen/ dokumentierten Maßnahmen.

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Verarbeitung der Bilddaten

Zur Weiterverarbeitung der Bilder zu einem Orthomosaik benötigen Sie eine entsprechende Software. Pix4D Fields, Esri ArcGIS Pro, Esri Drone2Maps, Agisoft Metashape und diverse andere Programme sind Beispiele hierfür. Einige dieser Programme sind oder werden in naher Zukunft im Farmwissen erklärt.

Ergebnisbeschreibung

  Allgemeines Potenzial
Verbesserte Rechtssicherheit
Entbürokratisierung
Beitrag zur digitalen Transformation
Vereinfachtes Datenmanagement
weiteres Ergebnis
  Ökonomisches Potenzial
Einsparung Betriebsmittel
Einsparung Arbeitszeit
Planungssicherheit
Mehrertrag
Entscheidungsunterstützung
weiteres Ergebnis
  Ökologisches Potenzial
Ressourceneffizienz
Bodenschonung
Biodiversität
Emissionsminderung
weiteres Ergebnis
  Soziales Potenzial
Attraktivität des Arbeitsplatzes
Arbeitserleichterung
Entwicklung ländlicher Raum
Arbeitssicherheit
Image / Öffentlichkeitsarbeit
weiteres Ergebnis
Externe Dokumente: