Gewinnung von Geländedaten mit Drohnen

Der Einsatz von Klein- und Kleinstdrohnen hat in den letzten Jahren sowohl zivil als auch militärisch stark zugenommen. Drohnen sind klein, schnell und können nahezu unbemerkt Informationen sammeln. Auch für den Geoinformationsdienst der Bundeswehr sind Drohnen eine große Unterstützung bei der Erfassung und Gewinnung von Geoinformationen.

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Aktuell setzt das Zentrum für Geoinformationswesen der Bundeswehr Drohnen ausschließlich zur Datengewinnung, speziell für die Vermessung von Infrastruktur wie zum Beispiel Gebäuden oder Brücken sowie zur Erfassung von aktuellen Bilddaten für die bodengestützte Vermessung ein.

Für die Vermessung werden Drohnen mit hochauflösenden Digitalkameras verwendet. Beim von den Drohnen genutzten photogrammetrischen System werden in der Regel zwei Kameras gleichzeitig eingesetzt, wobei eine Kamera senkrecht nach unten (Nadir-Aufnahme) und die zweite Kamera schräg nach unten (Oblique-Aufnahme) die Bilder erfasst. Es werden dabei bekannte marktverfügbare Drehflügler- und Starrflügler-Systeme, welche größere Flächen in kürzester Zeit abfliegen und aufnehmen können, eingesetzt. Das Zentrum hat letztere Drohnenvariante bereits getestet und beabsichtigt, zeitnah ein solches System für die operationelle Nutzung zu beschaffen.

Betrieb von Drohnen

Vor der Vermessung mit der Drohne wird das zu erfassende Gebiet erkundet und auf eventuelle Hindernisse und Luftraumbeschränkungen geprüft. Unter Beachtung von Genehmigungen und Sicherheitsbestimmungen wird mit Hilfe einer Flugplanungssoftware die Flugroute erstellt.  Um die Daten anschließend im Hinblick auf Gewinnung von Geoinformationen auswerten zu können, ist die Flugroute von besonderer Bedeutung. Für eine photogrammetrische Erfassung ist es notwendig, dass das Gebiet wie die Felder eines Schachbretts in Längs- und Querrichtung beflogen wird. Nur so sind eine ausreichende Überlappung der Einzelbilder sowie die unterschiedlichen Sichten auf die zu erfassenden Objekte gewährleistet.

Zusätzlich werden Passpunkte ausgelegt und eingemessen, um die erreichbare Genauigkeit zu steigern und eine Transformation in ein übergeordnetes Koordinatensystem mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten. Die Größe des Fluggebietes hängt von der Flughöhe und der Akkukapazität der Drohne ab. Dabei überschreitet die Größe des Gebietes pro Akkuladung in der Regel nicht die von zwei bis drei Fußballfeldern.

Es erfolgt der Flug entlang der geplanten Route, währenddessen die Drohne kontinuierlich mit dem Kamerasensor eine Vielzahl von Bildern aufnimmt. Diese Bilder werden anschließend mithilfe spezieller Photogrammmetrie-Software verarbeitet. Durch die Überlappung der Fotos wird einerseits eine höhere Genauigkeit des erfassten Geländes erreicht, andererseits wird so die Erzeugung von 3D-Daten, also die Ableitung von Höhen sowie von digitalen 3D-Gelände- oder Objektmodellen, ermöglicht. Die Ergebnisse können an die Bedarfsträger als Punktwolken, digitale 3D-Modelle und Orthomosaike (verzerrungsfreie, maßstabsgetreue Luftbilder) zur weiteren Verarbeitung übergeben werden.

Nutzung der erfassten Geoinformationen

Die erfassten Daten werden in den meisten Fällen für Bedarfsträger zu speziellen Produkten oder Services aufbereitet und so zur Verfügung gestellt. Die Bedarfsträger sind nicht nur der Geoinformationsdienst, sondern alle Teile der Bundeswehr. Am häufigsten werden digitale Luftbilder oder Orthomosaike, also zusammengesetzte Bilder aus der Vogelperspektive, angefordert, worin Entfernungen sehr präzise ermittelt werden können. Für digitale 3D-Geländemodelle mittels Laserscanning-Verfahren werden Punktwolken aus den Überflügen mit Laserpunktwolken aus der mobilen und statischen terrestrischen Vermessung verknüpft. Die beiden Perspektiven ergänzen sich komplementär, sodass detailgetreue digitale 3D-Modelle mit hoher Punktdichte erstellt werden können. Die gewonnenen Drohnen-Daten können sowohl webbasiert als auch für die Weiterverarbeitung von Softwareprodukten bereitgestellt werden. In den meisten Fällen erhalten die Bedarfsträger jedoch fertig nutzbare GeoInfo-Produkte oder -Services.

Ausbildung der Drohnenpiloten in Euskirchen

Viermal im Jahr werden am Zentrum für Geoinformationswesen der Bundeswehr als zertifizierter Ausbildungseinrichtung Pilotinnen und Piloten für Unbemannte Luftfahrzeuge der Kategorie I b/I c aus dem gesamten Geschäftsbereich des Verteidigungsministeriums ausgebildet. Diese Ausbildung vermittelt die grundlegenden Kenntnisse zu den Tätigkeiten, Sicherheitsbestimmungen und Besonderheiten der Kategorie I b/I c im Flugbetrieb und darüber hinaus, einschließlich luftfahrtrechtlicher Bestimmungen.

Die Dohnenpilotinnen und -piloten nutzen bei der Ausbildung die eigenen Drohnen aus ihren Dienststellen. In den praktischen Übungen werden die Teilnehmenden in der Steuerung des Luftfahrzeuges, der Einstufung der Umweltbedingungen, Luftraumbeobachtung, Meteorologie und Notfallmanagement geschult. In theoretischen Unterrichtseinheiten werden auch die relevanten zivilrechtlichen und militärischen Vorgaben gelehrt.

Der Geoinformationsdienst der Bundeswehr entwickelt seine Fähigkeiten stetig weiter und nimmt neue Technik kontinuierlich für die Bedürfnisse der Truppe und die Anforderungen der Bedarfsträger in sein Portfolio auf.