Fliegender Naturfotograf mit Wetterstation

11. Dezember 2015, 05:30
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An der Fachhochschule Kärnten arbeiten Forscher an einem Fluggerät, das auf neue Art Daten zu Bodenbeschaffenheit, Wetter und Vegetation erheben soll

Wien – Sie machen Filmaufnahmen aus schwindelnder Höhe, inspizieren die Rotorblätter von Windrädern und vermessen Gebäude. In Zukunft sollen sie Pakete ins Haus bringen, Vögelschwärme aus Weinbergen vertreiben und Düngemittel ausbringen. Flugdrohnen drängen für viele Anwendungen auf den Markt. Auch die Wissenschaft interessiert sich für die boomende Technik. Die Atmosphäre könnte auf neue Art untersucht werden – ebenso Fauna und Flora, archäologische Stätten, Verkehrsströme und geologische Phänomene.

Überwachung von Vegetation

Gernot Paulus vom Studiengang Geoinformation & Umwelttechnologie der Fachhochschule Kärnten entwickelt mit seinem Team eine Drohne für Anwendungen in der Meteorologie und der Ökologie. Das Projekt RPAMSS (Remotely Piloted Aircraft multi Sensor System), das im Rahmen des Coin-Programms der Förderagentur FFG vom Verkehrsministerium unterstützt wird, soll eine "hochauflösende Erfassung von multidimensionalen Umweltdaten" aus der Luft möglich machen.

"Wir sind an Drohnen interessiert, weil wir dadurch im Vergleich zur bemannten Luftfahrt sehr detaillierte Geodaten mit sehr hoher Wiederholungsrate aufnehmen können", erklärt Paulus. Anwendungsgebiete sollen die Erhebung von Wetter- und Luftgütedaten sowie die Überwachung von Vegetation und anderen Faktoren in Flussumgebungen sein.

Paulus' Drohne ist allerdings keines der verbreiteten rotorbasierten Systeme, sondern ein leichtes Flächenflugzeug, das mehrere Stunden in der Luft bleiben kann. Es hebt per Katapult ab und landet per Fallschirm. Ein Autopilotsystem erleichtert die Wiederholbarkeit der Flüge, um Vergleichsdaten zu generieren. Dabei wird etwa auch die Neigung des Fluggeräts protokolliert. Ein präzises GPS-Modul ermöglicht die Verortung der Aufnahmen. "Wir kommen damit rechnerisch bis in den Zentimeterbereich", sagt der Entwickler.

Wetterfrosch-Modul

Für die Wetterbeobachtung kooperieren die Forscher mit der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG). Ein "Wetterfrosch"-Modul zeichnet Temperatur, Luftdruck und Feuchte auf, was gerade bei den kleinräumigen Wetterphänomenen des Alpenraums Vorteile bringt. Die Meteorologen können so ihre Rechenmodelle mit dreidimensionalen Messdaten referenzieren. Die Möglichkeit, ein dreidimensionales Volumen abzudecken, unterscheidet die Drohne auch von Messballonen, die ein vertikales Atmosphärenprofil erstellen.

Die Drohne hat drei Kamerasysteme an Bord. Eines knipst überlappende Normalbildaufnahmen, aus denen ein 3D-Modell der Bodenoberfläche errechnet werden kann. Ein weiteres macht Aufnahmen im nahen Infrarotbereich, wodurch eine Klassifizierung der aufgenommenen Vegetation möglich wird. Aus den Daten einer kleinen Spektralkamera, die ein weites Strahlungsspektrum aufzeichnet, sollen Rückschlüsse auf Trockenheit, Wasserhaushalt und Gesundheitszustand von Pflanzen gezogen werden. Ökologen verwenden die Sensordaten beispielsweise, um den Vegetationsaufbau von rückgebauten Flussabschnitten an Drau und Gail sukzessive zu verfolgen.

Rechtliche Schranken

Seit dem Jungfernflug im März hat das Team 45 Missionen absolviert. Die Flüge, die etwa einen Quadratkilometer abdecken, dürfen nur auf Sicht und mit einer Maximalhöhe von 150 Metern durchgeführt werden. "Wenn wir für Wettermissionen höher fliegen wollen, brauchen wir eine Ausnahmegenehmigung", so Paulus.

Die technische Zukunft wird zivile Drohnen bringen, die autonom agieren und etwa "nicht kooperierenden Flugobjekten" wie Vögeln automatisch ausweichen. Ein rechtlicher Rahmen für Flüge, bei denen kein Augenkontakt besteht, existiert noch nicht. "Der Einsatz von Drohnen wird nicht auf der technischen, sondern auf der rechtlichen Seite entschieden", sagt Paulus.

Um all die offenen Fragen im Bereich Privatsphäre, Besitzrechte und Zertifizierungen zu bewältigen und die bestehenden rechtlichen Vorgaben zu erfüllen, ist ein Rechtsanwalt unter den Projektpartnern. (Alois Pumhösel, 11.12.2015)

  • Die Sensordrohne, die im Rahmen des Projekts RPAMSS entwickelt wird, kurz vor dem Start. Während des Fluges über rückgebaute Flussabschnitte sammeln mehrere Kameramodule Daten über Veränderungen der ufernahen Pflanzenwelt.
    foto: fh kärnten

    Die Sensordrohne, die im Rahmen des Projekts RPAMSS entwickelt wird, kurz vor dem Start. Während des Fluges über rückgebaute Flussabschnitte sammeln mehrere Kameramodule Daten über Veränderungen der ufernahen Pflanzenwelt.

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