Implementierung eines drohnengestützten Borkenkäferfrühdetektionsverfahrens in die FORSTliche PRAXis; Teilvorhaben 3: Entwicklung einer Drohnenplattform mit Hochleistungs-GPS und Abstandssensorik für den baumkronennahen Konturflug für die effektive geruchsbasierte Borkenkäferdetektion

Abstract

Das Projekt adressiert den Bedarf, luftgestützt große Forstflächen autonom überfliegen und analysieren zu können. Der Bedarf ergibt sich aus den immer weiter steigenden Ausfällen aufgrund des Klimawandels und als Folge von Schädlingsbefall. Gemeinsam mit den Partnern wurde daher im Jahr 2021 das Projekt mit hohen Erwartungen gestartet, um zukünftig eine Antwort auf diese drängenden Probleme aus der Luft zu geben. Projektergebnisse: Die Sensoreinheit wurde von der Cadmium GmbH auf Basis der Vorarbeiten der Uni Göttingen und Expertise im Bereich Prototypenentwicklung der Cadmium GmbH konzeptioniert und mehrfach gebaut. Der Testaufbau der zu Beginn des Projekts als prototypischer und rudimentärer Laboraufbau realisiert wurde, konnte im Laufe des Projektes mit outdoortauglichen Komponenten in eine mobile und fliegende Messzelle inklusive Stromversorgung mit Kommunikationsmodul verwandelt werden. Die Sensortechnik erfuhr während des Projektes mehrere Updates – sowohl softwareseitig als auch hardwareseitig. Parallel entstanden so drei Messzellen, mit denen an verschiedenen Standorten (Uni Göttingen, Cadmium GmbH und Labor) Messungen zur Verifizierung und Anpassung der Daten durchgeführt werden konnten. Die größte Herausforderung bestand sicherlich darin, realistische Daten zu sammeln und diese mit den Labordaten und den Daten aus den Vor-Ort-Begehungen in den betroffenen Gebieten zu vergleichen, um ein realistisches Messverhalten garantieren zu können. Es konnte auch die Datenverbindung zum Fluggerät verfügbar gemacht werden. Somit sind die Sensor- und Positionsdaten vor Ort live verfügbar. Das war eines der Ziele des Projektes, um auch dem Piloten/Experten vor Ort sofort Feedback in den Zustand des überflogenen Gebietes zu geben. Die Navigation im bewaldeten Umfeld ist möglich, das haben die Flugtests bewiesen. Die Abstandsregulierung hat sich in den Testflügen als nutzbar herausgestellt. Im Projekt wurde die Abstandskontrolle in Flugrichtung behandelt für einen teilautonomen Flug. Der vollautonome Flug bedarf weiterer Sensorik, die in alle Richtungen des Flugsystems wirken muss, um die sichere Navigation im engen Umfeld des Waldes sicher zu garantieren. Ursprünglich wurde der Überflug von Waldgebieten als Prämisse angenommen um die aufsteigenden Geruchsmoleküle zu erfassen und messen zu können. Während der Testflüge wurde eine weitere Praxisanwendung deutlich: nämlich die Messung im Kronenbereich in allernächster Nähe (unter 1 Meter Abstand von der Rüsselspitze zur Krone). Das Positionsbestimmungssystem ist integriert und liefert präzise Positionsdaten, die zum einen die exakte Kartierung der Messpunkte ermöglicht und auch die genaue und sichere Flugposition absichert. Die besondere Herausforderung bestand darin, die externen GPS-Module mit der Flugsteuerungssoftware zu verbinden, um exakte Positionsdaten zu erhalten. Bestandsbegehungen und Befliegungen wurden begleitend bereits im ersten Jahr und dann regelmäßig an verschiedenen ausgewählten Forstbeständen durchgeführt. Auch Interessenten, die durch Fachbeiträge aufmerksam wurden, konnten zu Testzwecken vor Ort besucht werden.