Drohnen für die Fernerkundung

Drohnen mit Multispektralkameras
Für die Fernerkundung von Feldern kommen sowohl Flächendrohnen, die wie kleine Flugzeuge aussehen oder Multikopter, die mit ihren Rotoren eher Hubschraubern ähneln, zum Einsatz. Um Aussagen zum Pflanzenbestand und dessen Zustand zu machen, sind die Drohnen mit Multispektralkameras ausgerüstet. Im Gegensatz zu einer normalen Kamera, die den für den Menschen sichtbaren Bereich des Lichts (rot, grün und blau) aufnimmt, erfasst die Multispektralkamera auch die Strahlung im nahen Infrarotbereich NIR. Dieser Spektralbereich ist besonders für Aussagen zur Pflanzengesundheit wichtig. Die Auflösung der Bilder hängt dabei von der Auflösung der Kamera selbst, sowie der Flughöhe der Drohne ab. Die am Strickhof eingesetzte Drohne ermöglicht bei einer Flughöhe von 50 m eine Auflösung von 2,6 cm pro Pixel. Bei dieser Flughöhe kann eine Fläche von rund 2 ha mit einer Akkuladung abgeflogen werden, was je nach Parzellenform rund 15 min dauert.

Vegetationsindizes ermöglichen Aussagen zum Pflanzenzustand
Die von der Drohne gemachten Einzelbilder werden mittels Spezialprogrammen zu einem Gesamtbild gerechnet. Aus diesen Bildern, je eines für jeden Spektralbereich werden anschliessend unterschiedliche Vegetationsindizes gerechnet. Ein Vegetationsindex ist eine Berechnung von zwei oder mehr Lichtbereichen der Multispektralkamera, die Pflanzeneigenschaften hervorheben und es ermöglichen, Auffälligkeiten im Pflanzenbestand zu erkennen. Einer der bekanntesten Vegetationsindizes ist der NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Bei diesem Index werden die roten und nahen Infrarot (NIR)-Bänder der Aufnahmen miteinander verrechnet. Dieser Index dient primär dazu, Unterschiede im Pflanzenbestand zu erkennen und die grüne Farbe einer gesunden Pflanze hervorzuheben. Daneben gibt es noch eine Vielzahl weiterer Indizes mit unterschiedlichen Zielgrössen wie dem Chlorophyllgehalt der Pflanzen (Indikator für die Stickstoffversorgung), oder Indizes, die auf die Pflanzenfeuchte reagieren. Ein Index ist allerdings immer nur ein Relativwert, der keine absoluten Grössen wie der Anzahl Pflanzen oder Ähren pro Quadratmeter angibt.

Teilflächenspezifische Bewirtschaftung dank Luftbildern
Durch den Einsatz der Vegetationsindizes werden Unterschiede im Pflanzenbestand optisch hervorgehoben. Das folgende Bild zeigt ein Weizenfeld vom Strickhof. Grüne Zonen zeigen eine dichte Vegetation, gelbe Zonen eine mittlere Vegetation und rote Zonen weisen kaum einen Bewuchs auf. Durch die hohe Auflösung des Drohnenbildes sind die einzelnen Fahrgassen deutlich zu erkennen. Die im Feld liegende fast quadratische Fläche mit einer geringen Pflanzendichte ist auf eine in der Vergangenheit dort vorhandene Wetterstation zurückzuführen, die sich noch immer deutlich im Bestand abzeichnet. Ist der Pflanzenbestand bekannt, kann darauf aufbauend die teilflächenspezifische Düngung geplant werden.

Möglichkeiten und Grenzen
Drohnenbilder geben durch den direkten Blick von oben eine sehr gute Übersicht über das gesamte Feld. Schlechte Stellen können so leicht erkannt werden, leider lassen sich aber die Ursachen dafür nicht immer exakt aus der Ferne bestimmen, so dass eine Abklärung vor Ort nicht immer vermieden werden kann.