Unbemannte Fluggeräte, auch als UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) oder Drohnen bezeichnet, nehmen gegenwärtig in ihrer Bedeutung für die Geoforschung stark zu. Das gilt in besonderem Maße für die Fernerkundung, wo sie die klassischen Plattformen, wie Flugzeuge und Satelliten, durch ihre Vorteile in puncto Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit, Flexibilität und Auflösung ergänzen und damit ein ganzes Feld neuer Möglichkeiten eröffnen.

Entsprechend bedeutsam ordnen sich die aktuell 10 wissenschaftlich genutzten UAVs der Sektion Fernerkundung und Geoinformatik in deren Infrastruktur ein. Sie werden durch weitere UAVs ergänzt, die in Kooperation mit anderen Sektionen eingesetzt werden. Neben einige kleineren Drohnen, die darüber hinaus für die ebenfalls sehr wichtigen Aufgaben von Ausbildung und Training genutzt werden, handelt es sich um folgende Fluggeräte, Sensorsysteme und typischen Anwendungen.

Verschiedene anwendungsspezifische UAV-Eigenkonstruktionen der GFZ-Geodäsie-Werkstatt werden mit einer Optris PI450 Thermal- oder einer MicaSense RedEdge-M Multispektralkamera beispielsweise für Projekte zu den Folgen von Hitzestress auf Vegetation und Boden oder zur Detektion von Plastik in der Umwelt genutzt. Mehrere Quadrocopter der DJI Phantom-Familie sind vor allem für Photogrammetrie-Aufgaben in der Untersuchung und Bewertung von Geo-Gefahren und zur Vegetationskartierung im Rahmen umfangreicherer Projekte im Einsatz. Dabei werden neben moderner Photogrammetrie-Software (Pix4Dmapper und Agisoft PhotoScan) selbst entwickelte Maschinenlernverfahren zur Auswertung der Daten angewendet.

Zwei größere Octocopter (Copter Squad RTK-X 8 und BFD XQ-1400S) werden mit den Hyperspektral-Kameras Cubert UHD 185-Firefly im sichtbaren und Nahinfrarot-Bereich (VNIR) bzw. HySpex Mjolnir S-620 im kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) etwa für Projekte zu Themen der geologischen Erkundung, der Mineraldetektion im Umweltschutzbereich oder des Phytominings eingesetzt. UAVs der Typen Wingcopter 178 Heavy Lift und SUI Endurance werden mit speziell entwickelter Spurengas- und Strömungssensorik im Rahmen von Klimastudien zur Bestimmung des Treibhausgas-Austauschs zwischen Erde und Atmosphäre verwendet und ein Quadrocopter DJI Matrice 100 dient im gleichen Projekt als Entwicklungsplattform zur Weiterentwicklung des unbemannt fliegenden Messsystems.

Um die Möglichkeiten dieser noch relativ neuen Infrastruktur im Austausch zunehmend besser auszuschöpfen, engagieren sich Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Sektion in einer GFZ-UAV-Interessengruppe, die auch zentrumsübergreifend mit anderen Instituten zusammenarbeitet. Ebenso dient die Mitarbeit im international agierenden Verband für unbemannte Luftfahrt UAV DACH der Weiterentwicklung der UAV-Anwendung in der Geoforschung, zur Lösung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen, die vor ihr stehen und die in zunehmendem Maße den Einsatz modernster Technologien fordern.

Publikationen & Highlights

Neumann, C., Schindhelm, A., Müller, J., Weiss, G., Liu, A., Itzerott, S. 2021 - The Regenerative Potential of Managed Calluna Heathlands—Revealing Optical and Structural Traits for Predicting Recovery Dynamics - DOI

Neumann, C., Behling, R., Schindhelm, A., Itzerott, S., Weiss, G., Wichmann, M., Müller, J. 2019 - The colors of heath flowering – quantifying spatial patterns of phenology in Calluna life‐cycle phases using high‐resolution drone imagery - DOI  

Sachs, T., Zöllner, M. (2019) -  A new UAS System for Airborne Eddy Covariance Measurements of Heat and Carbon Fluxes - Abstracts, AGU 2019 Fall Meeting - San Francisco 2019 

Cunliffe, A. M., Tanski, G., Radosavljevic, B., Palmer, W. F., Sachs, T., Lantuit, H., Kerby, J. T., Myers-Smith, I. H. 2019 - Rapid retreat of permafrost coastline observed with aerial drone photogrammetry - DOI  

Neumann, C., Behling, R., Itzerott, S., Weiss, G., Wichmann, M., Müller, J. 2018 - The Diversity of Heath Flowering Phenology– Revealing Fine Scale Patterns of Heterogeneity by High Resolution Drone Cameras - Proceedings, 10th International Conference on Ecological Informatics: translating ecological data into knowledge and decisions in a rapidly changing world 

"Zu Gast auf dem Telegrafenberg - Reportage: Wissenschaftliche Drohnennutzung am Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam" in DRONES 02/2020 (Wellhausen & Marquardt Mediengesellschaft)

"Wissenschaftliche Mitarbeiter - Jan Schönberg im Gespräch mit Mathias Zöllner" in DRONES 01/2020 (Wellhausen & Marquardt Mediengesellschaft)

„Drohnen nützen bei der Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen“ - Interview mit Mathias Zöllner, Ingenieur in der Sektion Fernerkundung und Geoinformatik

"Drohnen für den Naturschutz - Drohnen machen Naturschutz möglich, wo kein Mensch hin kommt" in Spektrum 10/2019 von Ralf Stork

Geoforschung: Ein Hybrid für den Himmel - Geoforscher stellen ihre Fernerkundung mit Drohnen und Satelliten vor