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Drohnenkartierung für Landwirtschaft und Forstwirtschaft

Die Drohnenkartierung gibt Landwirten und Waldbesitzern ein aktuelles, maßstabsgetreues Orthofoto und ein Geländemodell des ganzen Besitzes. Mit einer gewöhnlichen RGB-Kamera können Sie Feldflächen messen, sehen, wo sich Wasser sammelt, die Kronenhöhe schätzen und Flüge über die Zeit vergleichen. Vegetationsindizes wie NDVI sind nicht enthalten: Sie brauchen eine Multispektralkamera und andere Software.

Was kann eine Drohnenkarte für einen Hof oder Wald leisten?

Ein Flug mit einer Standardkamera liefert ein georeferenziertes Orthofoto, ein DSM (digitales Oberflächenmodell: die Oberseite von allem, was da ist) und ein DTM (digitales Geländemodell: das nackte Gelände) sowie eine Punktwolke und ein 3D-Modell. In Orthosite können Sie darauf Flächen, Längen, Höhen, Neigungen und Volumen messen, Flüge verschiedener Termine vergleichen und die Ergebnisse exportieren.

Typische Anwendungen, die die Daten tragen:

Das Orthofoto des öffentlichen Demoflugs in der Ortho-Ansicht von Orthosite, über einer OpenStreetMap-Hintergrundkarte.
Das Orthofoto des öffentlichen Demoflugs in der Ortho-Ansicht von Orthosite, über einer OpenStreetMap-Hintergrundkarte.

Kann Orthosite NDVI oder Karten zur Pflanzengesundheit berechnen?

Nein. Orthosite verarbeitet gewöhnliche RGB-Bilder (JPG, PNG, TIFF). Es hat keine Bandmathematik, keine Reflexionskalibrierung und keine Vegetationsindizes. NDVI wird aus der Reflexion im nahen Infrarot und im Rot berechnet und braucht daher eine Multispektralkamera und dafür gebaute Software.

Das Orthofoto von Orthosite ist eine Echtfarbkarte. Es ist eine gute Grundebene, um Flächen mit bloßem Auge zu begehen, Problembereiche zu lokalisieren und auszumessen, aber keine Indexkarte. Ist die Pflanzengesundheit das Hauptziel, fliegen Sie einen Multispektralsensor und nutzen ein eigenes Indexwerkzeug; Orthosite deckt dann Gelände, Messung und Dokumentation ab.

Wie finde ich Drainageprobleme und nasse Stellen auf einer Drohnenkarte?

Öffnen Sie die Ansicht DSM/DTM und schalten Sie Höhenlinien, Neigung und Schummerung ein, mit einstellbarem Höhenlinienabstand und vertikaler Überhöhung. Senken, Grabenlinien, Kuppen und Geländeknicke erscheinen unmittelbar, und ein Querschnitt, entlang eines Grabens oder quer über ein Feld gezeichnet, liefert das Profil mit minimaler und maximaler Höhe und Länge.

Orthosite führt keine hydrologische Analyse durch (keine Fließrichtungs- oder Fließakkumulationsebene), die Beurteilung, wohin das Wasser läuft, liegt also bei Ihnen oder Ihrem Drainageplaner. Um das Gelände weiterzuverwenden, laden Sie das DSM oder DTM als GeoTIFF herunter und nutzen es in einem GIS oder Drainage-Planungswerkzeug.

Wie gut die Höhen sind, hängt von der Georeferenzierung ab: Mit RTK oder Passpunkten folgen die Höhen Ihrem gewählten Höhensystem, der realistische Bestfall liegt bei etwa 2–3 GSD in der Höhe, und Orthosite nennt pro Flug die erreichte Genauigkeit gegenüber unabhängigen Kontrollpunkten. Verwenden Sie für Gefälleberechnungen in einem Drainageplan diese angegebene Zahl statt einer Faustregel. Höhen auf nacktem, offenem Gelände sind die zuverlässigsten.

Das DSM (digitales Oberflächenmodell) des Demoflugs in Orthosite, nach Höhe eingefärbt, mit Legende in Metern (RH2000), DSM/DTM-Umschalter und Download-Schaltflächen.
Das DSM (digitales Oberflächenmodell) des Demoflugs in Orthosite, nach Höhe eingefärbt, mit Legende in Metern (RH2000), DSM/DTM-Umschalter und Download-Schaltflächen.

Wie erhalte ich die Kronenhöhe aus einer Drohnenvermessung?

Die Kronenhöhe ist die Höhe der Vegetation über dem Boden: DSM minus DTM. Das DSM ist die Oberfläche, die die Kamera sieht (Baumwipfel, Kulturoberseite), das DTM der Boden darunter. Veröffentlichte Arbeiten zu photogrammetrischen Kulturoberflächen- und Kronenhöhenmodellen aus RGB-Drohnen umfassen Gerstenbiomasse aus der Pflanzenhöhe[1] und die Vegetationsstruktur im Landschaftsmaßstab aus Kronenhöhenmodellen[2].

CHMDSM= surface (treetops)DTM= groundCHM = DSM - DTM

Im Tarif Pro und darüber kann Orthosite die Punktwolke mit regelbasierten Filtern klassifizieren (nicht mit maschinellem Lernen): Boden, niedrige Vegetation (unter 0,5 m über dem Boden), mittlere Vegetation (0,5–2 m), hohe Vegetation (2 m und darüber), Gebäude, Wasser, Straßen, Freileitungen, Brückendecks und Rauschen, der Rest bleibt unklassifiziert. Die klassifizierte Wolke lässt sich als LAS oder LAZ exportieren. Die Höhen über dem Boden stammen aus der eigenen Bodenfläche des Filters. Sie können Höhen und Strecken in der Punktwolke und der 3D-Ansicht ablesen und DSM und DTM herunterladen, um sie selbst in einem GIS zu subtrahieren, wenn Sie ein Kronenhöhenraster wollen. Orthosite erzeugt derzeit weder ein fertiges Kronenhöhenraster noch zählt es Bäume und Pflanzen.

Wo liegen die Grenzen unter Bäumen und in dichten Kulturen?

Die Photogrammetrie sieht nur, was die Kamera sieht. Unter einem geschlossenen Kronendach oder in einer dichten Kultur zeigt fast kein Bild den Boden, die Punktwolke hat dort daher wenige oder keine Bodenpunkte, und das DTM wird aus Lücken, Lichtungen und Rändern interpoliert. Ein Vergleich von Drohnen-Laserscanning und Structure from Motion fand, dass beide Gelände und Kronen in Bereichen mit relativ geringem Kronenschluss beschreiben konnten[3]; unter geschlossenem Kronendach ist das Laserscanning, das den Boden durch Lücken im Laub erreichen kann, das bessere Werkzeug.

Wie messe ich Flächen, Haufen und Veränderungen über die Zeit?

Zeichnen Sie ein Polygon im Orthofoto, um ein Feld, eine Schadfläche oder eine Lichtung in Ihrem eigenen Koordinatensystem zu messen. Für Haufen aus Erde, Silage, Mist oder Holz berechnet Orthosite Volumen Fläche gegen Fläche, mit der neben der Zahl genannten Basis (zum Beispiel eine angepasste Ebene, ein tiefster Punkt oder eine zweite Vermessung).

Bei mehr als einem Flug in einem Projekt können Sie mit Compare zwischen den Terminen wischen und in der Ansicht DSM/DTM die Differenz als Abtrag (darunter) und Auftrag (darüber) darstellen. Das dokumentiert Erosion, Erdarbeiten, einen ausgespülten Weg oder einen zwischen zwei Flügen gefällten Bestand. Vermessen Sie jedes Mal mit denselben Passpunkten oder demselben RTK-Aufbau, damit die Unterschiede echt sind und kein Georeferenzierungsfehler.

Wie fliege ich eine Kartierungsmission für Landwirtschaft oder Forst?

Einzelheiten stehen in den Leitfäden zur Flugplanung und zu Passpunkten.

FAQ

Kann Orthosite NDVI oder Karten zur Pflanzengesundheit erstellen?
Nein. Orthosite verarbeitet RGB-Bilder zu Orthofoto, DSM/DTM, Punktwolke und 3D-Modell. Es hat keine Multispektralverarbeitung, Bandmathematik oder Vegetationsindizes; nutzen Sie für NDVI eine Multispektralkamera und ein eigenes Indexwerkzeug.
Kann ich eine Drohnenkarte zur Drainageplanung nutzen?
Ja, als Geländegrundlage. Die Ansicht DSM/DTM zeigt Höhenlinien, Neigung und Querschnitte, und das DSM/DTM lässt sich als GeoTIFF herunterladen. Orthosite berechnet keinen Wasserabfluss, die Drainageplanung erfolgt also durch Sie oder Ihren Planer, unter Verwendung der für den Flug angegebenen erreichten Genauigkeit.
Wie messe ich Baum- oder Kulturhöhe mit einer Drohne?
Subtrahieren Sie das DTM (Boden) vom DSM (Vegetationsoberseite). Die Photogrammetrie misst den Boden nur dort, wo die Kamera ihn sehen kann; unter geschlossenem Kronendach oder dichten Kulturen wird der Boden interpoliert, und die Höhe ist eine Schätzung.
Klassifiziert Orthosite Vegetation?
Ja, im Tarif Pro und darüber, mit regelbasierten Filtern, nicht mit maschinellem Lernen: Boden, niedrige (unter 0,5 m), mittlere (0,5–2 m) und hohe Vegetation (2 m und darüber) nach Höhe über dem Boden, dazu Gebäude, Wasser, Straßen, Freileitungen, Brückendecks und Rauschen. Es erkennt weder Arten noch Kulturarten.
Kann es Pflanzen oder Bäume zählen?
Nein. Orthosite zählt weder Pflanzen noch Bäume. Sie können Objekte im Orthofoto und in der Punktwolke selbst messen und markieren.
Kann ich Feldflächen und Haufen messen?
Ja. Flächen werden im georeferenzierten Orthofoto gezeichnet, und Haufenvolumen werden Fläche gegen Fläche berechnet, mit der im Ergebnis genannten Basisdefinition.
Kann ich Sturm- oder Hochwasserschäden dokumentieren und Veränderungen verfolgen?
Ja. Fliegen Sie nach dem Ereignis erneut, vergleichen Sie dann die Flüge im Viewer oder zeigen Sie die Höhendifferenz als Abtrag und Auftrag. Nutzen Sie jedes Mal dieselben Passpunkte oder denselben RTK-Aufbau.

Quellen

  1. Estimating Biomass of Barley Using Crop Surface Models (CSMs) Derived from UAV-Based RGB Imaging – Remote Sensing 6(11), 10395-10412 (2014)
  2. Ultra-fine grain landscape-scale quantification of dryland vegetation structure with drone-acquired structure-from-motion photogrammetry – Remote Sensing of Environment 183, 129-143 (2016)
  3. Assessment of forest structure using two UAV techniques: a comparison of airborne laser scanning and structure from motion (SfM) point clouds – Forests 7(3), 62 (2016)

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