Einsatz von Drohnen in der Vor-Ort-Kontrolle
Fliegende Helfer im Praxistest - Teil 2

Im Praxistest mussten sich verschiedene Drohnen-Modelle bewähren - dann sollte entschieden werden, ob der Prüfdienst künftig auch auf diese neue Technologie bei seiner Arbeit baut. Die aufwändigen Tests haben sich gelohnt: Zwei Flügeldrohnen erleichtern nun die Arbeit in unwegsamem Gelände.

Vom Einsatz als fliegendes GPS ist man bei der Leitstelle Prüfdienst an der Staatlichen Führungsakademie (FüAk) mittlerweile abgerückt, aber eine neue Echt-Zeit-Verarbeitung macht die Drohnen als fliegende Kamera zur Erstellung von hochauflösenden Luftbildern tauglich.

Testreihe mit Höhen und Tiefen

Die Leitstelle führte zusammen mit Ministeriumsvertretern ein Pilotprojekt zum Einsatz von Drohnen mit Kollegen der Landwirtschaftsverwaltung Schleswig-Holstein in den Alpen durch, um eine Anschaffung von Drohnen zu prüfen.

Fliegende Helfer im Praxistest - Teil 1

Dieser Test in Bayern fand Anfang November 2019 statt: Auf einer Alm wurde zunächst im Tal die Drohne als fliegendes GPS vorgeführt. Unter widrigsten Umständen ging es dann noch über 1000 Meter hoch hinaus, von da an wurde der Test von Schneefall begleitet. Das Fazit war deutlich: Wegen der langen Aufbauzeit für die notwendige GPS-Referenzstation kommt ein solcher Einsatz für den Prüfdienst nicht in Frage. Zudem brach das Signal kurz nach dem Start ab und die Drohne kehrte automatisch an den Startpunkt zurück.
In den folgenden Monaten erfolgten weitere Vorführungen mit Drohnen anderer Hersteller. Aus den bisherigen Tests kristallisierte sich nun der Einsatz von Drohnen als fliegende Kamera zur Erstellung von hochauflösenden Luftbildern heraus.
Rasante Entwicklung der Technik
Bereits bei den ersten Versuchen im Jahr 2017 wurden die Drohnen genutzt, um georeferenzierte Gesamtfotos von den zu prüfenden Flächen zu erstellen. Anfangs mussten zur Vorbereitung noch Markierungen ausgelegt und eingemessen werden. Die nach der Befliegung erforderlichen Berechnungen und die Zusammenführung der Einzelbilder zu einem Gesamtbild dauerten mehrere Stunden.
Satelliten sorgen für zentimetergenaue Ausrichtung
Mit einer neueren Technik können die Drohnen nun ein Korrektursignal direkt empfangen. Die sogenannte RTK-Vermessung (Real Time Kinematic = Echtzeitkinematik) ist ein Verfahren zum Aufmessen oder Abstecken von Punkten mit Hilfe von satellitengestützten Navigationssystemen wie GPS, GLONASS, Beidoou oder Galileo. Mit dieser Technik entfällt der Schritt zur Vermessung von Bodenpunkten, was den Einsatz der Drohne als fliegende Kamera wesentlich erleichtert.
"Drohnen verändern die Perspektive"
Klaus Rothenbücher von der Leitstelle Prüfdienst

Flügeldrohne als Mittel der Wahl

Bisher hatte es sich bei den Drohnen immer um Multicopter mit mindestens vier Rotoren gehandelt. Sie starten und landen vertikal. Bereits auf der Intergeo 2019 wurden jedoch von der GPS-Arbeitsgruppe des Prüfdienstes auch sogenannte Flügeldrohnen begutachtet, die im Gleitflug Bilder aufnehmen können und dadurch wesentlich größere Flächen abbilden. Hierzu fand im Frühjahr 2020 eine Vorführung statt, an der sich zwei Firmen mit Flügeldrohnen beteiligten.
An diesem Tag wehte starker Wind, so dass ein Flug gerade noch möglich war - nämlich bis max. 45km/h Windgeschwindigkeit. Für einen sicheren Flug wird diese vorab mit einem Messgerät überprüft.
Voll automatisierter Flug
Bei der Planung der Route verwenden beide getesteten Geräte ähnliche Systeme: Die gewünschte Fläche wird in einer Anwendung am Tablet oder Laptop bearbeitet. Aus der Flughöhe und der möglichen Auflösung der Bilddaten werden die Fluglinien berechnet. Der Flug erfolgte in unseren Versuchen voll automatisiert. Die Systeme verfügen auch über eine sogenannte Coming-Home-Funktion: So kehrt die Drohne bei Abbruch der Funkverbindung automatisch an ihren Ausgangspunkt zurück.
Für die beiden Systeme liegen die wesentlichen Unterschiede im Gewicht und im Ablauf des Starts und der Landung der Drohne. Die Sensefly eBee X ist aus einem verstärkten Styropor hergestellt und so wesentlich leichter als die WingtraOne aus Carbon. Die Folge: Die schwerere Drohne fliegt bei Seitenwind deutlich stabiler.
Drohne Sensefly eBee X von Parrot
Der einzige Propeller wird durch mehrmaliges Hin- und Herbewegen mit dem Motor der Drohne gestartet. Nach einem kräftigen Anschub in Flugrichtung fliegt die Drohne los. Die Landung der Parrot-Drohne sieht zunächst etwas hart aus, da sie einfach auf dem Bauch landet. Da die Kamera aber vollständig integriert ist, sind keine Schäden zu erwarten. Mögliche Landeplätze sollten vorrangig gemähte Wiesen sein, was den Einsatz einschränkt.
Drohne WingtraOne
Der Start der WingtraOne erfolgt wie auch bei Multicoptern aus dem Stand. Die Drohne steht dabei vertikal auf den Flügeln und richtet sich danach in der Luft horizontal aus. Sie landet vertikal per GPS genau dort wieder vollautomatisch, wo sie gestartet ist.

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Entscheidung für zwei Flügeldrohnen und Projektkräfte

Der Test mit den Flügeldrohnen hat alle Anwesenden überzeugt. So fiel die Entscheidung, zwei Flügeldrohnen für den Prüfdienst anzuschaffen. Dabei wurde auch festgelegt, zwei Projektkräfte für den Einsatz der Drohnen über einen Projektzeitraum von zwei Jahren einzustellen. Wichtig ist auch die Bearbeitung und die Bereitstellung der Bilddaten für die Prüfdienstmitarbeiter. Hier sollen geeignete Arbeitsabläufe entwickelt werden, um die riesigen Bilddaten im Griff zu behalten.

Einsatz für alle Spezialfälle

Die in Kitzingen und in Weilheim stationierten Drohnen können dank der beiden Projektkräfte in ganz Bayern eingesetzt werden. Im Programm zur Dokumentation der Vor-Ort-Kontrollen gibt es dazu einen neuen Bearbeitungshinweis, den die Piloten auswerten. Sie können sich so einen Überblick verschaffen, bei welchen Flächen ein Drohnenflug notwendig ist. In Frage kommen hier zum Beispiel Flächen, die aufgrund einer teilweisen Bewölkung im aktuellen Fernerkundungsbild am Bildschirm nicht ausgewertet werden können. Auch steiles, schwieriges Gelände oder lange Waldränder, die von den Prüfern nur mit hohem Aufwand begangen werden können, sind für einen Drohnenflug hervorragend geeignet.
Die Leitstelle Prüfdienst erhofft sich durch den Einsatz Erkenntnisse zu weiteren Einsatzmöglichkeiten. Sollte sich die Technik bewähren, ist die Anschaffung weiterer Drohnen für alle Prüfdienste geplant.

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Ansprechpartner
Klaus Rothenbücher, F2 Leitstelle Prüfdienst

Hinweis: Die Nennung der Anbieter erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und stellt keine Qualitätsauszeichnung dar.

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Bei der geplanten Umstellung des Kontrollsystems für die Förderung landwirtschaftlicher Flächen auf ein flächendeckendes Monitoring setzt die Leitstelle Prüfdienst an der FüAk auch auf neue Techniken. Die Arbeitsgruppe GPS des Prüfdienstes hat bereits mehrere Praxistests mit Drohnen abgehalten. Einer davon führte sie zum Prüfdienst nach Schleswig-Holstein. Mehr