Motorisierte Vogelperspektive mit Zukunft

Immer mehr unbemannte Fluggeräte surren in der Luft wie ein Bienenschwarm. Auf den Hype um die Consumer-Drohne folgt der Siegeszug der Multicopter in der Wirtschaft. Die Einsatzmöglichkeiten sind enorm vielfältig und reichen von Verkehrsüberwachung, Transport (Paket-Lieferung), Hausüberwachung, Personensuche bis hin zu professioneller Filmproduktion. Auch im Vermessungswesen stehen die flexiblen Geräte immer häufiger im Einsatz. Vor allem Standardaufgaben wie Geländemodelle, Fassadenansichten oder Kubaturenerfassung können mit einer Drohne wirtschaftlicher und auch flexibler abgewickelt werden als mit herkömmlichen Vermessungsmethoden.

Erste Wahl bei grossen Flächen

Zu den Vorteilen der wendigen Fluggeräte gehört sicherlich, dass eine grosse Fläche in kurzer Zeit und ohne Einschränkung des laufenden Betriebs (z.B. Baustelle) autonom und unkompliziert erfasst werden kann. Der Flugweg lässt sich im Büro vorprogrammieren, sie können tief fliegen und flexibel landen. So spielen Drohnen bei grossen Flächen oder beim Bedarf nach vielen Messpunkten ihre Stärken voll aus. Mittels sogenannter Photogrammetrie lassen sich deutlich mehr Messpunkte in geringerer Zeit aufnehmen als dies herkömmlich machbar ist. Dieses Verfahren wird zwar schon seit 1900 eingesetzt, Multikopter und heutige Rechenleistungen haben ihm in den letzten Jahren wieder neuen Aufwind verliehen. Zusätzlich muss der Vermesser das zu vermessende Objekt nicht betreten, sondern er lässt die Drohne einfach darüber hinwegfliegen. Diese Technik hängt allerdings stark vom Detailreichtum und Kontrast der Bilder ab und kommt deshalb bei ausgesprochen homogenen Oberflächen an ihre Grenzen, beispielsweise glatten Wasser- oder Waldflächen.

Einsatzgebiete

Aufnahmen von Oberflächen / Terrains / Baugruben
3D-Oberflächenmodelle
Massenermittlung, Kubaturberechnungen
Aufnahmen von Fassaden zur Erstellung von Ansichten
Dokumentation der Arealentwicklung
Inspektion / Dokumentation / Rissprotokolle
Thermografie

Vermessungsbefliegung in fünf Schritten

Planung des Wegpunktfluges: über die zu messende Fläche wird ein mäanderförmiger Flug gelegt. Der Abstand der Streifen und der Bilder untereinander ergibt sich aus der Flughöhe. Damit die Genauigkeit der Punktwolke auch in den Randbereichen der Messfläche hoch bleibt, muss ein grösserer Bereich beflogen werden. Die Genauigkeit sinkt mit steigender Flughöhe. Ziel ist es somit, so tief wie für die Genauigkeit notwendig und so hoch wie möglich zu fliegen.
Auslegen und Einmessen der Passpunkte: A4-‚Karten‘ mit aufgedrucktem Target in der Mitte werden über das ganze Aufnahmegebiet verteilt und mit GPS (oder Tachymeter) vermessen. Je grösser das Projekt umso mehr Passpunkte sind notwendig. Die Passpunkte liefern eine präzise metrische Referenzierung des gewonnenen 3D-Modells und dienen der Qualitätssicherung.
Durchführung des GPS-gestützten Fluges: Wichtig dabei ist eine gleichbleibende Längs- und Querüberlappung der Aufnahmen (ca. 80%), was mittels automatischem GPS-Flugmodus am besten gelingt. Nach dem Flug gilt es, die Schärfe der Aufnahmen und die Erkennbarkeit der Bodenpasspunkte zu überprüfen.
Photogrammetrische Postproduktion der Aufnahmen: Die Luftaufnahmen werden in eine Photogrammetrie-Software geladen, welche die Bilder zu einem grossen Mosaik zusammenfügt. Anschliessend können semi-automatisch die Passpunkte erfasst und das 3D-Modell entzerrt werden. Aus diesem georeferenzierten 3D-Modell kann an jedem beliebigen Punkt präzise die Position abgelesen, beziehungsweise Schnitte erstellt werden.
Export der Ergebnisse: In Abhängigkeit der Projektaufgabe wird zum Abschluss das Orthofoto, die Punktwolke oder das 3D-Modell exportiert und beispielsweise als Grundlage für die Planung in anderen Programmen weiterverwendet.

Drohnen-Einsatz – das ist erlaubt, das ist verboten

In der Schweiz gelten heute liberale Bestimmungen für den Einsatz von Vermessungsdrohnen. Kantone (und auch Gemeinden) erlassen zunehmend Vorschriften, die eine Bewilligung für Vermessungsflüge erforderlich machen.

Die wichtigsten Regeln, welche das Bundesamt für Zivilluftfahr BAZL vorschreibt:

Für Drohnen bis 30 kg ist keine Bewilligung nötig.
Pilot muss jederzeit Sichtkontakt zum Fluggerät haben.
Fliegen über Menschenansammlungen und im Umkreis von 100 m ist verboten.
Haftpflichtversicherung im Umfang von mind. 1 Million Franken ist Pflicht.
In 5 km Umkreis um Flugpisten herrscht Flugverbot.
Schutz der Privatsphäre ist einzuhalten, v.a. bei Schrägaufnahmen von Fassaden und Vorgärten (gemäss Grundsätzen. Google-Street-View des Bundesgerichts (BGE 138 II 346).

Ausblick

Die Drohnentechnologie macht hinsichtlich Autonomie, Zuverlässigkeit und Reichweite laufend Fortschritte und entwickelt sich stetig weiter. Auf der anderen Seite dürften die gesetzlichen Vorschriften verschärft werden, verbunden mit hohen bürokratischen Hürden für gewerbemässige Drohnenaufnahmen. Kurzfristige Einsätze wären damit kaum mehr möglich.

Aufgrund der wachsenden Zahl von Drohnen im Luftraum ist die Luftfahrtbranche dabei, das Konzept des Flugverkehrsmanagements zu überdenken. In Europa hat die EU-Kommission das Konzept des «U-Space» eingeführt. Mit dezentralen Diensten sollen damit Drohnen in den Luftraum integriert werden um einen Flugbetrieb mit Drohnen neben der bemannten Luftfahrt zu ermöglichen. In der Schweiz entwickelt Skyguide in Zusammenarbeit mit dem BAZL und weiteren Partnern entsprechende Dienstleistungen, wie zum Beispiel E-Registierung, E-Identifizierung und Geo-Fencing für mögliche Flugverbotszonen.