Drohnen liefern heute weit mehr als aktuelle Luftbilder. Richtig geplant, verarbeitet und in Geoinformationssysteme eingebunden, entstehen hochaufgelöste Datengrundlagen für vielfältige Aufgaben in Kommunen, Forstwirtschaft, Umweltmonitoring und Katastrophenschutz.
Der neue Leitfaden „UAS und GIS“ des Runden Tisch GIS e. V. erläutert die technischen und rechtlichen Grundlagen, stellt erprobte Anwendungen aus der Praxis vor und gibt einen Überblick über aktuelle Softwareprodukte und Dienstleistungen. Herausgegeben wird die Publikation gemeinsam vom Runden Tisch GIS e. V., der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e. V. und dem DVW e. V.
Die svGeosolutions GmbH ist gleich an drei Fachartikeln der ersten Ausgabe beteiligt. Die Beiträge zeigen anhand konkreter Projekte, wie aus Drohnenbefliegungen verwertbare Geoinformationen entstehen und sich dauerhaft in bestehende Arbeits-, Planungs- und Verwaltungsprozesse integrieren lassen.
Drohnendaten für Waldinventur und Betriebsgutachten
Der erste Beitrag trägt den Titel „Zum Einsatz von UAV-Daten für die Waldinventur und Betriebsgutachten“. Er wurde von Dr. Johannes Schlesinger und Dr. Steffen Vogt gemeinsam mit Patricia Holter und Axel Weinreich von der Unique land use GmbH verfasst.
Grundlage des Artikels ist ein Pilotprojekt zur Forsteinrichtung im Raum Oppenau im mittleren Schwarzwald. Auf einer Fläche von rund 400 Hektar wurde untersucht, wie drohnengestützte Fernerkundungsdaten die Erstellung und Digitalisierung forstlicher Betriebsgutachten unterstützen können.
Dabei kamen unterschiedliche Sensoren zum Einsatz. Laserscanner erfassten die dreidimensionale Struktur des Waldes, hochauflösende RGB-Kameras lieferten aktuelle Echtfarb-Orthophotos und Multispektralsensoren ermöglichten weiterführende Analysen zur Vegetationsgesundheit und zu den vorkommenden Baumarten.
Durch die Kombination dieser Datensätze lassen sich einzelne Bäume erkennen und Informationen wie Lage, Höhe, Kronengröße oder Baumart ableiten. Darauf aufbauend können unter anderem Stammdurchmesser, Holzvolumen, Biomasse und Kohlenstoffvorräte berechnet werden.
Die Ergebnisse stehen nicht nur als klassische Karten und Tabellen zur Verfügung. Über eine digitale Anwendung mit integriertem WebGIS können Waldbesitzende auf Informationen zum Waldzustand, zu geplanten Maßnahmen sowie zu Forstwegen und weiteren relevanten Geodaten zugreifen.
Das Beispiel zeigt, wie sich die aufwendige Arbeit im Gelände durch flächendeckende, objektive und reproduzierbare Drohnendaten sinnvoll ergänzen lässt.
Hochauflösendes Geländemodell für die Starkregenvorsorge
Der zweite Beitrag heißt „UAS-gestützte Datenerfassung für die Starkregenvorsorge – Erfahrungen aus einem Forschungs- und Anwendungsprojekt“. Neben Dr. Johannes Schlesinger und Dr. Steffen Vogt waren Florian Brodrecht von der Spekter GmbH, Dennis Sprute vom Fraunhofer IOSB-INA und Prof. Dr. Anette Eltner von der Technischen Universität Dresden an der Ausarbeitung beteiligt.
Starkregengefahrenkarten zeigen, an welchen Stellen Wasser bei extremen Niederschlägen abfließt, sich sammelt oder aufstaut. Ihre Qualität hängt entscheidend von der Genauigkeit des verwendeten Digitalen Geländemodells ab. Gerade im Siedlungsbereich können bereits kleinräumige Strukturen wie Bordsteinkanten, Mauern, Böschungen oder Treppen einen erheblichen Einfluss auf die Fließwege des Wassers haben.
Im Forschungsprojekt UAV-SRGK wurde deshalb untersucht, wie sich hochauflösende Daten aus Drohnenbefliegungen mit bestehenden Airborne-Laserscanning-Daten kombinieren lassen. Ziel war die Entwicklung eines Geländemodells, das sowohl flächendeckend als auch detailliert genug für die Modellierung von Starkregenereignissen ist.
Die Befliegungen lieferten hochaufgelöste RGB-Orthophotos, dichte dreidimensionale Punktwolken und daraus abgeleitete Höheninformationen. Während vorhandene Laserscanning-Daten eine großräumige Grundlage bilden, ergänzen die UAS-Daten diese um die notwendige Detailtiefe.
Aus den kombinierten Daten können abflussrelevante Objekte identifiziert und teilweise automatisiert klassifiziert werden. GIS-Systeme unterstützen dabei die Kontrolle, Korrektur und Dokumentation der Ergebnisse sowie die strukturierte Übergabe an hydraulische Simulationsmodelle.
Die daraus berechneten Starkregengefahrenkarten können anschließend wieder in ein GIS eingebunden, mit weiteren Fachdaten verknüpft und für die Planung konkreter Vorsorgemaßnahmen genutzt werden. Kommunen und Fachbüros erhalten so eine belastbare Grundlage, um gefährdete Bereiche frühzeitig zu erkennen und Schutzmaßnahmen gezielt zu planen.
Kommunale GIS um hochaufgelöste UAS-Daten erweitern
Im dritten Beitrag „Die Erweiterung kommunaler Geoinformationssysteme durch UAS-Daten“ erläutern Dr. Johannes Schlesinger und Dr. Steffen Vogt, wie Städte und Gemeinden Drohnendaten in ihre vorhandenen GIS-Strukturen integrieren können.
Viele Kommunen verfügen bereits über umfangreiche zweidimensionale Datenbestände. Dazu gehören Liegenschaftskarten, Bebauungspläne, Leitungsdaten oder Informationen zur kommunalen Infrastruktur. Aktuelle Orthophotos, dreidimensionale Punktwolken und Oberflächenmodelle aus Drohnenbefliegungen ergänzen diese Daten um eine deutlich höhere Detailtiefe und die dritte Dimension.
Entscheidend ist dabei, dass keine isolierten Einzellösungen entstehen. Die neuen Daten werden in vorhandene GIS- und WebGIS-Anwendungen eingebunden und dort mit bestehenden Karten und Sachinformationen verknüpft.
So können beispielsweise versiegelte Flächen flurstücksgenau ermittelt, Gebäudehöhen ausgewertet, Dachflächen untersucht oder Geländeverläufe analysiert werden. Auch Bauvorhaben, kommunale Infrastruktur und Veränderungen im Stadtgebiet lassen sich anschaulich dokumentieren.
Browserbasierte 3D-Viewer machen die Ergebnisse zusätzlich für unterschiedliche Fachabteilungen, politische Gremien sowie Bürgerinnen und Bürger zugänglich. Damit bilden UAS-Daten eine wichtige Grundlage für kommunale 3D-Stadtmodelle und Digitale Zwillinge.
Drei Anwendungsbereiche – ein gemeinsamer Ansatz
Die drei Fachartikel decken sehr unterschiedliche Themenbereiche ab: die digitale Forsteinrichtung, die kommunale Starkregenvorsorge und die Erweiterung bestehender Geoinformationssysteme.
Gemeinsam ist ihnen der durchgängige Ansatz von der professionellen Datenerfassung über die photogrammetrische und GIS-gestützte Verarbeitung bis zur nutzerorientierten Bereitstellung der Ergebnisse. Erst durch diese vollständige Prozesskette werden aus den Bildern und Messwerten einer Drohnenbefliegung dauerhaft nutzbare Geoinformationen.
Praxiswissen kostenlos verfügbar
Mit seinen Grundlagenkapiteln, zahlreichen Anwendungsbeispielen und einer Marktübersicht richtet sich der Leitfaden sowohl an erfahrene UAS-Anwender als auch an Interessierte, die den Einsatz von Drohnendaten vorbereiten.
Behörden, Kommunen, Planungsbüros und Unternehmen erhalten damit eine praxisorientierte Entscheidungshilfe für die Konzeption und Umsetzung eigener Projekte. Der Leitfaden steht als frei zugängliches PDF kostenlos auf der Website des Runden Tisch GIS e. V. zum Download bereit.