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Institut für Bio- und Geowissenschaften

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Felduntersuchungen aus der Luft mit unbemannten Fluggeräten (UAV's)

Es stehen mehrere Multirotorplattformen (Fieldcopter), ein Starrflügler (Fieldglider) und ein Zeppelin (Fieldship) zur Verfügung, die mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet werden können.

Die Fieldcopter sind Multirotorplattformen, die mit verschiedenen Sensoren bestückt werden können. Als kleinere Plattform wird die Falcon 8 Oktokopter der Firma Ascteck verwendet. Darüber hinaus kommt der Matrice 600 PRO von DJI eine wesentlich größere Plattform zum Einsat, die längere Flugzeiten ermöglicht. Beide Multirotorplattformen haben jeweils acht Propeller und ermöglichen mithilfe ihrer präzisen Lagesensorik ihre Position sehr akkurat zu halten. Sie sind damit die idealen Plattformen für die Positionierung von bildgebenden Sensoren über landwirtschaftlichen Versuchsflächen. Durch den vertikalen Blickwinkel können groß angelegte Feldexperimente anhand eines einzigen Fotos betrachtet und analysiert werden. Der Fieldcopter können abhängig von den wissenschaftlichen Fragestellungen mit RGB-, Multispektral- und/oder Thermalkameras ausgerüstet werden sowie mit einem speziell konstruierten Spektrometer.

Der Fieldglider ist ein autonom fliegender, unbemannter Motorsegler mit einer Spannweite von 4 Metern und eine Flugdauer von 40 Minuten. Er eignet sich dadurch gut zur Kartierung größerer landwirtschaftlicher Flächen. Der Fieldglider wurde 2016 gebaut und wird seitdem operationell zur Aufnahme von Billdaten eingesetzt. Zur Zeit ist der Fieldglider mit einer RGB Kamera, einer Multispektralkamera sowie einer Thermalkamera ausgestattet, die gleichzeitig geflogen werden können, und die dadurch synchronisierte und registrierte Aufnahmen von Feldern und Versuchsstandorten liefern. Der Fieldglider wird von einem professionellen Piloten gesteuert, der in Absprache vielseitige Flugmuster und Beobachtungsprotokolle realisieren kann.

Das 10 m große “Fieldship” ist ein Blimp, der als fliegende Plattform für verschiedenste wissenschaftliche Geräte genutzt wird. Gefüllt mit 24 m³ Helium als Traggas schwebt das Luftschiff und bietet eine Nutzlast von 5 kg. Die beiden 1 kW Motoren werden von großen Batterien gespeist, die Flugzeiten von über 60 Minuten ermöglichen. Angeschafft wurde das Luftschiff im Jahr 2013 und wurde seitdem ständig verbessert, unter anderem durch einen Autopilot der semi-autonome Flüge ermöglicht. Mit dem Fieldship können Sensoren über längere Zeiträume über landwirtschaftlichen Flächen Bilddaten aufnehmen. Ergänzend zu kleineren UAVs machen die große Nutzlast, der sanfte Flug und die niedrigen Vibrationen das Luftschiff zu einer geeigneten Plattform für wissenschaftliche Geräte.

Veröffentlichungen:

Wilke, N., Siegmann, B., Klingbeil, L., Burkart, A., Kraska, T., Muller, O., van Doorn, A., Heinemann, S. & Rascher, U. (2019) Quantifying Lodging Percentage and Lodging Severity Using a UAV-Based Canopy Height Model Combined with an Objective Threshold Approach. Remote Sensing, 11, 515.

von Bueren S.K., Burkart A., Hueni A., Rascher U., Tuohy M.P. & Yule I.J. (2015) Deploying four optical UAV-based sensors over grassland: challenges and limitations. Biogeosciences, 12, 163-175.

Burkart A., Aasen H., Alonso L., Menz G., Bareth G. & Rascher U. (2015) Angular dependency of hyperspectral measurements over wheat characterized by a novel UAV based goniometer. Remote Sensing, 7, 725-746.

Burkart A., Schickling A.; Pilar Cendrero Mateo M., Wrobel T.; Rossini M., Cogliati S., Julitta T. & Rascher, U. (2015) A method for uncertainty assessment of passive sun-induced chlorophyll fluorescence retrieval by using an infrared reference light. IEEE Sensors, doi 10.1109/JSEN.2015.2422894.

Zusatzinformationen

Eine Entwicklung aus dem Forschungsbereich

Ecosystem Dynamics

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Ecosystem Dynamics

                                            

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Prof. Dr. Uwe Rascher


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