¶ Orthomapping
Orthomapping aus Drohnenaufnahmen ist eine Technologie, die es ermöglicht, 2D- und 3D-Karten aus Drohnenaufnahmen zu erstellen. Sie wird in verschiedenen Branchen wie Architektur, Vermessung, Katastrophenschutz und Landwirtschaft eingesetzt. Im Landwirtschaftssektor hat Orthomapping aus Drohnenaufnahmen viele Vorteile und wird zunehmend beliebter. [1]
¶ Beschreibung
Das Orthomapping zählt zu den Produkten der Photogrammetrie und ist ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte umfasst. Neben der Aufnahme am Boden mittels Digitalkameras oder Laserscans ermöglichen es Drohnen, im Flug Stereobilder zu erstellen. Die Bilder weisen dabei eine einstellbare Überlappung auf. Zunächst wird die Drohne in einer zuvor definierten Höhe und Überlappung über die Fläche geflogen, um Luftbilder aufzunehmen. Dabei wird meist die Kamera im 90°-Winkel (vertikal) zur Drohne nach unten ausgerichtet. Diese Form der Aufnahmen heißt Nadir-Aufnahmen (Abb. 1) [2].
In horizontaler Stellung können Objekte modelliert werden. Dabei umkreist die Drohne das Objekt und nimmt aus allen Perspektiven (seitlich, schräg und von oben) Bilder auf, welche später zur Erstellung eines 3D-Modells dienen. Auch per Kamera sind diese Aufnahmen möglich. Besonders kleine Objekte oder Objekte in Innenräumen können per Hand einfacher erfasst werden [2].
Diese Bilder werden dann in eine Software hochgeladen, die die Bilder automatisch zusammensetzt und zu einer 2D- oder 3D-Karte verarbeitet. Die Karte kann dann verwendet werden, um detaillierte Informationen über das Gelände, die Vegetation und andere Faktoren zu erhalten. [1] Je nach Datensatz können RGB Daten oder auch Multispektraldaten für die Erstellung eines Orthofotos verwendet werden (Abb. 2). Diese weisen mehr Spektralbänder auf, welche zur Berechnung unterschiedlichster Indices dienen [3].
Vorteile für die Landwirtschaft
Orthomapping aus Drohnenaufnahmen bietet viele Vorteile für die Landwirtschaft. Ein großer Vorteil ist die Möglichkeit, genaue Informationen über den Zustand der Pflanzen und des Bodens zu erhalten. Durch die Erstellung von Karten können Landwirte Unkräuter detektieren, Unterschiede im Bestand kartieren, Wildschäden vermessen und andere Faktoren ermitteln, die für das Wachstum der Pflanzen wichtig sind. Dies eröffnet die Möglichkeit, Dünger und Pflanzenschutzmittel gezielter einzusetzen, um ein optimales Wachstum zu erreichen, den Pflanzenbau nachhaltiger zu gestalten und die Kosten für Rohstoffe zu reduzieren. Dies spart nicht nur Geld, sondern reduziert auch die Umweltbelastung.
Ein weiterer Vorteil von Orthomapping ist die Möglichkeit, Unkraut und Krankheiten frühzeitig zu erkennen. Auf diese Weise können sie schnell reagieren und gezielte Maßnahmen ergreifen, um Schäden zu minimieren. Aus den Orthofotos lassen sich Applikationskarten mit Hilfe am Markt verfügbarer Tools erstellen, welche dann im Pflanzenschutz eine gezielte Applikation ermöglichen. Mitteleinsparungen von über 50 % sind hierbei möglich [3].
RGB-Drohnen und Multispektraldrohnen
Es gibt zwei Arten von Drohnen, die für Orthomapping in der Landwirtschaft eingesetzt werden: RGB-Drohnen und Multispektraldrohnen. RGB-Drohnen nehmen Bilder im sichtbaren Licht auf, während Multispektraldrohnen Bilder in verschiedenen spektralen Bändern aufnehmen, die nicht im sichtbaren Licht liegen. Diese Bänder werden verwendet, um Informationen über den Zustand der Pflanzen und des Bodens zu erhalten.
Die Vorteile von RGB-Drohnen sind ihre geringen Kosten und ihre hohe Auflösung. Da sie im sichtbaren Licht aufnehmen, sind sie auch in der Lage Farbinformationen zu liefern, die für die Identifizierung von Pflanzen und Krankheiten nützlich sein können. Der Nachteil ist jedoch, dass sie keine Informationen über den Zustand der Pflanzen liefern können, die nicht im sichtbaren Licht erkennbar sind [3, 4].
Multispektraldrohnen hingegen sind teurer als RGB-Drohnen, bieten dafür aber den Vorteil, dass sie Informationen über den Zustand der Pflanzen in verschiedenen spektralen Bändern liefern können, die nicht im sichtbaren Licht erkennbar sind. Aus den Aufnahmen können verschiedene Pflanzenindices erstellt werden, die nützliche Informationen über das Wachstum und den Zustand der Pflanzen liefern. Diese Indices können beispielsweise den Chlorophyllgehalt oder den Wassergehalt der Pflanzen anzeigen, was zur Identifizierung von Stresssituationen oder Krankheiten beitragen kann. Auch Ertragsschätzungen sind zu bestimmten Stadien und nach der Auswahl des richtigen Vegetationsindex möglich [5].
Ein Nachteil von Multispektraldrohnen ist jedoch ihre begrenzte Auflösung im Vergleich zu RGB-Drohnen. Sie können daher nicht so detaillierte Bilder liefern wie RGB-Drohnen. Darüber hinaus benötigen sie eine spezielle Bildverarbeitungssoftware, um die spektralen Informationen in nützliche Daten umzuwandeln, was den Prozess etwas komplexer machen kann [3, 4].
Insgesamt bietet Orthomapping aus Drohnenaufnahmen für die Landwirtschaft viele Vorteile, insbesondere für die genaue Überwachung von Feldern und Pflanzen. Die Wahl zwischen RGB-Drohnen und Multispektraldrohnen hängt von den spezifischen Anforderungen des Landwirts ab.
¶ Anwendungsbereich
¶ Quellen
- Ortho mapping in ArcGIS Pro—ArcGIS Pro | Documentation
- What is photogrammetry?—ArcGIS Pro | Documentation
- Drohnen in der Landwirtschaft: Grenzdörffer, G.
- Das digitale Luftbild
- UAV-basierte Multispektral-Sensoren zur Ernteertragsabschätzung im Ackerbau: Meyer, A. F., Lack, N.
¶ weiterführende Quellen
- Drohnenbasierte Messung der Pflanzenhöhe am Beispiel von Durchwachsener Silphie: Wohlfeld, I., Parzefall, S.
- Using high-resolution drone data to assess apparent agricultural field heterogeneity at different spatial resolutions: Merz, Q. N.,
- Identifizierung von Senecio jacobaea L. im Bestand mit Hilfe unbemannter Luftfahrzeuge: Zacharias, P.
¶ Autoren*innen
M. Sc. Bastian Brandenburg, Doktorand im Experimentierfeld Betriebsleitung und Stoffstrommanagement - Vernetzte Agrarwirtschaft in Schleswig-Holstein (BeSt-SH)