Forst, Agrar und Landwirtschaft

Drohnen sind für Förster ein wertvolles Werkzeug zur modernen Waldüberwachung und -pflege. Sie ermöglichen eine schnelle und detaillierte Erfassung großer Waldflächen aus der Luft. Mit hochauflösenden Kameras lassen sich Schäden durch Stürme, Trockenheit oder Schädlinge wie den Borkenkäfer frühzeitig erkennen. Wärmebildkameras helfen, bei Brandgefahr Glutnester oder Rauchentwicklung frühzeitig zu entdecken – auch in schwer zugänglichem Gelände. In der Wildtierbeobachtung sind Drohnen ebenfalls nützlich: So können etwa Rehkitze vor dem Mähen von Wiesen mit Hilfe von Wärmebildern aufgespürt und geschützt werden. Insgesamt unterstützen Drohnen Förster dabei, schneller und gezielter auf Veränderungen im Wald reagieren zu können.

Allein in Deutschland sterben jährlich ca. 500 000 Wildtiere in der Landwirtschaft. Vor allem Rehkitze besitzen in den ersten vier Wochen keinen Fluchtinstinkt, weshalb sie sich bei Gefahr nur auf den Boden kauern.

Tote Tiere sind gerade bei der Heuernte im Heuballen gefährlich. Dadurch werden Krankheiten an Nutztiere weitergegeben. Einen Schaden für den Bauern ist es auch schon, wenn er es beim Verfüttern bemerkt und den Heuballen entsorgen muss.

Ethische Gründe des Tierschutzes sprechen für eine Wildrettung vor der Ernte. Mit Hilfe von Wärmebildkameras können die Nutzflächen schnell und effizient überflogen werden. Wenn ein Tier gefunden wird, kann es verscheucht oder in Sicherheit gebracht werden.

In Europa haben sich Vereine gebildet, welche diesen Service kostenfrei anbieten. Der einzige Nachteil ist, falls ein Tier gefunden wird, dass dann Personen durch das Feld gehen müssen um das Tier gegebenenfalls aus dem Feld zu tragen.

In Deutschland ist das Töten eines Rehkitzes während der Mahd eine Straftat nach § 17 des Tierschutzgesetzes, wenn es ohne vernünftigen Grund geschieht. Landwirte sind verpflichtet, vor der Mahd zumutbare Maßnahmen zur Vermeidung solcher Vorfälle zu ergreifen. Dazu gehört insbesondere die rechtzeitige Information des Jagdausübungsberechtigten sowie eigene Vorkehrungen wie das Absuchen der Wiese oder das Mähen von innen nach außen.

Es ist daher ratsam, vor der Mahd alle zumutbaren Maßnahmen zur Rehkitzrettung zu ergreifen, um sowohl ethischen als auch rechtlichen Anforderungen gerecht zu werden.

Das Gebiet der optischen Datenauswertung erlebte in den letzten Jahren einen massiven Aufschwung. Mitunter getrieben vom autonomen Fahren, können Computer mithilfe von Kameras Objekte, Straßenverläufe und sogar Gesichtsausdrücke erkennen. Diese Entwicklungen gelten nicht nur für den sichtbaren Bereich des Lichtes, sondern auch für das gesamte Lichtspektrum von Ultraviolett bis Infrarot.

So nimmt diese Entwicklung durch den Einsatz von Drohnen auch vor der Forst- und Landwirtschaft keinen Halt. Es entstanden völlig neue Möglichkeiten die Nutzflächen zu überwachen und gegebenenfalls gezielt einzugreifen.

Mit einer Multispektralkamera werden mehrere Farbkanäle – kurzwelliger Infrarotbereiche – getrennt aufgenommen. Das zurückgeworfene Licht des Objektes verrät indirekt, welche Lichtspektren absorbiert werden. Gesunde Pflanzen, die intensiv Photosynthese betreiben, werfen ein anderes Lichtspektrum zurück als kränkliche, deren Photosyntheseaktivität stark gehemmt ist. Diese Unterschiede lassen sich durch Multispektralaufnahmen erkennen

Die Unkrauterkennung erfolgt über Bilder im Bereich des sichtbaren Lichtes    (430nm – 780nm) des elektromagnetischen Spektrums. Die Drohne fliegt über das Feld und es werden georeferenzierte Bilder aufgenommen. Dies Bedeutet, dass man im Nachhinein jedes Bild einer Position am Feld genau zuordnen kann. Dadurch entsteht ein großes zusammengesetztes Luftbild der Nutzfläche.

Anschließend erfolgt die Analyse des Bildes. Ein Computer unterscheidet über einen trainierten Algorithmus auf dem Bild ob es sich um Erde, Unkraut oder um eine Nutzpflanze handelt. Daraus kann eine Karte erstellt werden, wo, welcher und in welcher Intensität der Pflanzenschutz durchgeführt werden muss.

Auch für die optimale Bewässerung können Drohnen zum Einsatz kommen. Dabei geht es weniger um die Bewässerung selbst, sondern um das Erkennen von trockenen Stellen, beziehungsweise einer Überbewässerung.

Ein Feld ist keines Falls ideal eben mit einer gleichbleibenden Bodenbeschaffenheit. So kommt es dazu, dass manche Stellen auf dem Feld trockener sind, bei denen das Wasser leicht abfließen kann und sich auf anderen Stellen sammelt, wo das Wasser keine Möglichkeit hat gleichmäßig in den Boden zu dringen.

Dies führt zu einem ungleichmäßigen Pflanzenwachstum, beziehungsweise zum Ernteausfall bei extremen Wetterverhältnissen wie Trockenheit.

Drohnen bieten dazu die Möglichkeit diese unterschiedliche Bodenbeschaffenheit zu messen. Dabei kommt ein Wärmebild der Nutzfläche zum Einsatz, welches gleich wie bei der Unkrauterkennung georeferenziert aufgenommen wird. Das dabei entstandene zusammengesetzte Wärmebild der Nutzfläche ermöglicht es eine Karte des Bewässerungsgrades der Nutzfläche zu erstellen.

Ausgewertet wird dabei die Wärme des Feldes, trockene Stellen sind dabei wärmer und feuchte Gebiete kälter. Je nach Möglichkeit können dann zusätzliche Bewässerungssysteme installiert, beziehungsweise gezielte Drainage gegraben werden.

Der Pilzbefall ist vor allem im Weinbau ein großes Problem. 60% aller Pilzmittel werden in Europa für den Weinbau verwendet. Da liegt es nahe, den Pilzbefall möglichst schnell zu erkennen um gezielt dagegen anzugreifen.

Jede Pflanze reflektiert Licht auf eine ganz bestimmte weise, wenn die Pflanze von einem Pilz befallen ist, ändert sich auch dieses Lichtverhalten. Dies gilt bei einem Pilzbefall nicht nur für das sichtbare Licht, sondern vor allem im Anfangsstadium im Infrarotbereich. Dieses Phänomen wird genutzt, um den Pilz frühzeitig zu erkennen, bevor die ersten Merkmale für das menschliche Auge auftreten.

Den gleichen Effekt nutz das Deutsche Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), sie verwenden einen speziellen Laser, um die Pflanzen zu bestrahlen und nehmen dann das reflektierte Licht auf. Dadurch erhoffen sie sich noch bessere Aufnahmen der Nutzfläche zu generieren.

Die Drohne nimmt wiederum ein georeferenziertes Bild der Nutzfläche auf und es wird eine zusammengesetzte Karte erstellt. Die Analyse der einzelnen Lichtspektren zeigt entweder einen Unterschied zwischen gesunden und kranken Pflanzen der Nutzfläche, beziehungsweise über Datenbanken auch um welche Art von Pilz es sich handelt.

Die gewonnene Kenntnis in Zusammenhang mit der Landkarte kann dann wiederum genutzt werden, um mithilfe einer Drohne gezielt jene Bereiche des Pilzbefalles mit einem Pestizid zu behandeln.

Das frühzeitige Erkennen von Pilzen ermöglicht es eine Ausbreitung zu verhindern, erfordert jedoch eine regelmäßige Beobachtung der Nutzfläche. Je nach auftretenden Pilzarten soll dies in einem Zyklus von einigen Tagen bis einigen Wochen durchgeführt werden.

Gerade die Holzindustrie ist geplagt von Borkenkäferlarven. Diese sind Phlomemfresser und zerstören die Transportwege des Baumes und unterbindet somit den Wassertransport. In den Nadeln verändert sich der Chlorophyll- und Wassergehalt. Beides führt zu einer Veränderung des Reflexionsverhaltes von Licht.

Durch einen Befall sterben Bäume binnen 8-10 Wochen ab und die Larven breiten sich auf benachbarte Bäume aus. Durch die Multispektralanalyse kann ein Befall schon nach 3-4 Wochen erkannt werden. Dies bietet dem Waldbesitzer die Möglichkeit durch eine gezielte Einzelstammentnahme die Ausbreitung des Borkenkäfers frühzeitig zu verhindern.

Das spezielle ist die Analyse. Hierzu sind mehrere Überflüge notwendig.

Am Anfang der Saison werden Referenzbilder aufgenommen. Zu den kritischen Zeiten des Befalles werden in regelmäßigen Abständen wiederum Bilder aufgenommen.

Ein Algorithmus der anschließenden Analyse erkennt die einzelnen Bäume und untersucht ihr Verhalten der Lichtreflexion über die Zeit. Über Datenbanken können dann Befallene Bäume erkannt werden.

Im Falle eines Borkenkäferbefalles werden die GPS-Koordinaten der befallenen Bäume ausgegeben.

Bei Tierzählung mit Hilfe von Drohnen werden die Weidegebiete überflogen und Bilder aufgenommen. Ein Algorithmus zählt dann die gefunden Tiere.

Gerade bei großen oder schlecht zugänglichen Weiden ist dies sehr hilfreich.

Zusätzlich können kranke Tiere identifiziert und gegebenenfalls Hilfe geborgen werden.

Um die Tiere nicht unnötig zu stören sollte die Drohne dann aber möglichst hoch über die Weide fliegen. Was dann eine hochauflösende Kamera erfordert.