Überblick über Drohnen und Wärmebildtechnik

Titelbild der Ausgabe 2/2021 des Rheinisch-Westfälischen Jägers (Bild vergrößern)

Wir freuen uns, den LJV Nordrhein-Westfalen ab Januar 2021 als ordentliches Mitglied der Norddeutschen Wildtierrettung e. V. begrüßen zu dürfen.

In seinem Artikel aus der Zeitschrift "Rheinisch-Westfälischer Jäger", Ausgabe 2/2021, informiert Friedrich Stolte vom Hegering Halle ausführlich über Drohnen und Wärmebildtechnik zur Wildtierrettung.

Kleiner Überblick

Drohnen und Wärmebildtechnik zur Wildtier-Rettung

Um Kitze vor dem Ausmähen bei der Grünlandernte zu retten, hat sich der Einsatz von Drohnen mit Wärmebildkameras bewährt. Hier ein Überblick über Merkmale geeigneter Drohnen.

Im Bereich der Kreisjägerschaft Gütersloh waren im Frühjahr 2020 acht Drohnen im Einsatz, damit wurden fast 600 Kitze aufgespürt, von denen etwa zwei Drittel sonst mit Sicherheit ausgemäht worden wären. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Kategorien von Drohnen.

1. Instrumententräger

Drohnen als Instrumententräger, auf die nachträglich eine Wärmebildkamera (WBK) mit einem separaten Videokanal zur Übertragung des Wärmebildes montiert wird, benötigen eine zusätzliche Bodeneinheit zum Empfang des Wärmebilds. Bei der Sende- (Drohne) und Empfangseinheit (Boden) sind meist zusätzliche Akkus zur Powerversorgung notwendig.

Das Videosignal für das Wärmebild wird meist im analogen 5,7 GH-Bereich mit kleiner Sendeleistung übertragen. Die maximale Reichweite des Signals (nur bei Sichtverbindung) liegt bei etwa 500 m. Die WBK ist meist starr an der Drohne montiert, hat also während des Flugs einen festen vertikalen Blickwinkel.

Vorteile

als Instrumententräger reichen kleine, preiswerte Drohnen,
einfacher und schneller Ersatz von Komponenten nach Abstürzen,
preiswerte zusätzliche Bildschirme bzw. Smartwaches im analogen 5,7 GHz Bereich zum Empfang des Wärmebilds,
grundsätzlich preiswerter, da es teilweise Bausätze zum Anbau einer WBK an vorhandene Drohne gibt (für versierte Personen machbar)

Nachteile

begrenzte Reichweite der Wärmebildübertragung,
mehrere Akku-Systeme (Drohne, Sende-/Empfangseinheit, Tablet-Fernsteuerung) nötig, die man im Einsatz wechseln muss
erschwertes Absuchen von Flächen mit Baumbewuchs oder verwinkelten kleinen Flächen durch die relativ starr montierte Wärmebildkamera,
begrenzte Reichweite der Wärmebildübertragung

2. Drohnen mit integrierter WBK

Bei Drohnen mit voll integrierter Wärmebildkamera samt Videoübertragung ist die WBK meist in einem Gehäuse mit der Standardkamera an einer motorisierten, kardanischen Aufhängung, die Bewegungen der Kamera flüssiger und stabiler macht (Gimbal), montiert und kann im Flug horizontal und vertikal geschwenkt werden. Die digitale Wärmebildübertragung reicht bis 4 km. Zur Suche kann man Wärmebild und normales Bild in einem Schnittbild überblenden. Das hat Vorteile bei der eindeutigen Identifikation von Wärmesignaturen.

Vorteile

weniger einzelne Akku-Systeme,
Überblenden von Wärme- und
Normalbild zur besseren Identifikation der Wärmesignatur,
teilweise integrierte Radiometrik,
Absuchen kleiner, verwinkelter und baumbewachsener Flächen nur durch Aufsteigen u. Bewegung des Gimbals,
vor Ort schnellere Einsatzbereitschaft

Nachteile

preislich meist höher bei integrierten hochauflösenden Wärmebildkameras,
höhere Kosten bei Crash oder Fehlerbehebung (Versand Gesamtsystem)
An den meisten Drohnen sind Flir-Kameras mit einer Auflösung zwischen 120 x 160 und 512 x 640 Pixeln verbaut. Optimal für die Objektive ist ein horizontaler Bildwinkel zwischen 45 und 50°, wenn möglich, sollte man eine Bild-Übertragungsfrequenz über 9 Hz wählen.
Bei Geschwindigkeiten höher als 3 m/s über Grund kann es zu leichtem Bildruckeln führen (kleiner Nachteil).

Nachteil kleiner Bildwinkel

Die Drohne muss hoch fliegen, um entsprechend breite Streifen abscannen zu können. Bei Flächen mit ausladendem Baumbewuchs in den Flächen oder den Rändern werden Wärmesignaturen durch den steilen Blickwinkel verdeckt. Läufer unter der Drohne haben es etwas schwieriger, sich zu orientieren, um in den Blickwinkel der Drohne zu kommen, um vom Piloten eingewiesen zu werden.

Nachteil großer Bildwinkel

Die Drohne scannt bei geringer Höhe breite Streifen ab, in denen aber bei etwas höherem Bewuchs (extensive Wiesen, Schnittroggen u. ä.) die Wärmesignatur an den Seitenrändern verdeckt wird. Es muss mit sehr hoher Überdeckung geflogen werden. Aus der Erfahrung heraus ist ein kleinerer Bildwinkel weniger nachteilig als ein zu großer.

Auflösungen der Wärmebildkamera

Die Auflösung 120 x 160 findet man bei preiswerteren Drohnen (Yuneec Typhoon H mit CGO ET Gimbal, Mavic Enterprise Dual, Parrot Anafi Thermal) – alles Drohnen der Kategorie 2 für 2.500 bis 4.000 €, mit denen sich Flächen bis max. 20 m Flughöhe absuchen lassen.

Die Auflösung 256 x 320 an Kategorie 2-Drohnen befinden sich etwa an der Yuneec H 520 mit E10T Gimbal und der ganz neuen Parrot Anafi USA.

An Kategorie 1-Drohnen werden je nach Budget meist Flir-Boson- oder Flir-Vue-Kameras montiert.

Die Auflösung 512 x 640 an Kategorie 2-Drohnen beginnt erst weit über 10 000 €, da könnte die für dieses Frühjahr angekündigte DJ Mavic 2 Enterprise Advanced evtl. als große Ausnahme (6.500 €) sehr interessant sein.

Als Anbaulösung für Kategorie 1-Drohnen gelten hochauflösende Kameras als Top-lösung – für unter 10 000 €.

Damit lassen sich selbst noch Junghasen und Gelege aus 50 m Flughöhe und 45 m breiten Suchstreifen gut erkennen – bei Flächenleistungen bis 60 ha an einem Morgen!