WIR! - DMPL - Boniturschwarm: Entwicklung eines Verfahrens zur Nutzung handelsüblicher Drohnen zur Feldbonitur in einem Schwarm

Bediener nutzt ein UAV zur Bonitur einer Feldfläche und benötigt viel Zeit dafür. Hingegen kann durch den Einsatz mehrerer UAVs die Zeit Befliegungszeit verkürzt und die Schlagkraft erhöht werden — Produktivitätssteigerung durch zeitgleichen Einsatz mehrerer UAVs

Kurzbeschreibung

In einer modernen, zukunftsorientierten Landwirtschaft werden Daten über die Ackerflächen zunehmend wichtiger. Die Informationen werden immer öfter mit Methoden der Fernerkundung gewonnen und bieten einen Mehrwert für die landwirtschaftlichen Betriebe. Eine Möglichkeit der Fernerkundung ist die Nutzung von UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), die beispielsweise mit multispektralen Kameras Informationen über den Pflanzenzustand und die Nährstoffversorgung gewinnen können. Diese Boniturdaten werden beispielsweise zur bedarfsgerechten, ressourcenschonenden Applikation von Pflanzenschutz- oder Düngemitteln genutzt. Des Weiteren können die gesammelten Informationen zur Validierung von Satellitendaten, Ertragsschätzungen und der Beikrautbonitur genutzt werden.

Diese Art der Datenerhebung ist aktuell meist mit teurer Spezialtechnik (UAVs mit entsprechender Sensorik) und einem Eins-zu-Eins-Verhältnis von Pilot zu UAV verbunden, woraus ein hoher finanzieller und zeitlicher Aufwand resultiert. Es entsteht ein Zielkonflikt zwischen der erforderlichen Bodenauflösung für z.B. die Einzelpflanzenerkennung und der Flächenleistung der UAVs. Diese Umstände sollen im Projekt verbessert werden.

Zielsetzung

Um die Kosten für Ausrüstung und Arbeitskraft zu minimieren und die Schlagkraft bei der UAV-gestützten Bonitur zu erhöhen sollen mehrere handelsübliche, preisgünstige UAVs in einem Boniturschwarm zusammengefasst und durch einen UAV-Piloten überwacht werden. Hieraus ergeben sich vorteilhafte Möglichkeiten hinsichtlich der Skalierung der Schlagkraft oder der Aufgabenteilung. So soll die Effektivität bei der Bonitur erhöht werden und auch dem Problem der begrenzten Flugzeit eines einzelnen UAV entgegengewirkt werden.

Methoden

Für die Umsetzung des Projektes werden drei wesentliche Schwerpunkte in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner EXAgT GmbH Büro für Präzise Agronomie umgesetzt. Seitens der Professur für Agrarsystemtechnik wird eine Planungssoftware für den Einsatz mehrerer UAVs entwickelt.

Die EXAgT GmbH vereinfacht und beschleunigt den Prozess der photogrammetrischen Auswertung der erhobenen Daten durch Auswahl und Anpassung einer geeigneten Photogrammetriesoftware, um die Datengrundlage für die Bonitur schon möglichst direkt nach der Befliegung verfügbar zu machen.

Die Anwendung und Erprobung des Systems und der praktische Erfahrungsaustausch mit den Landwirten stellt den dritten Arbeitszweig im Projekt dar. Hierfür werden Einzelflüge zur Ermittlung und Definition der Anforderungen des Boniturschwarms durchgeführt und ausgewertet. Der Austausch mit den praktischen Anwendern aus der Landwirtschaft liefert hierbei wichtige Rückmeldung zur Entwicklungsaufgabe, um das Verfahren zielführend in die Anwendung zu bringen. Zudem wird den Landwirten das System nähergebracht und damit auf einen schnellen Übergang in den Praxiseinsatz nach Projektende abgezielt.

Ergebnisse

Es wird erwaret, dass bei positiven Projektverlauf zu Projektende eine Planungssoftware verfügbar ist, die eine Planung der Flugrouten für mehrere UAVs in einem Schwarmverband ermöglicht. Die gewonnenen Bilddaten können bei Bedarf mit der Photogrammmetriesoftware im Feld in einer Schnellansicht durch den UAV-Piloten bewertet und ggf. weitere Befliegungen aus den Informationen abgeleitet werden.

Fazit

Das System trägt dazu bei, Feldbonituren durch den Einsatz mehrerer UAVs im Verband zu beschleunigen und kostengünstiger zu machen. Dadurch kann es mehr Landwirten einen Informationsgewinn über ihre Agrarflächen bringen, um beispielsweise bedarfsgerechte und teilflächenspezifische Maßnahmen zu ergreifen.

Projektfinanzierung

Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen des Förderprogramm „WIR!-Wandel durch Innovation in der Region“ unter dem Förderkennzeichen 03WIR7507B gefördert.