Verbesserten waldbaulich-forsttechnischen Planung bei Seilkraneinsätzen mittels Drohnentechnik

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: WHFF 2015.15

Schlüsselwörter (Deutsch)

Single tree extraction, drone, FINT, LiForest, cable yarding

Abstract (Deutsch)

Um die Tauglichkeit von drohnengenerierten Daten für die Planung von Seilkraneinsätzen zu prüfen, sind zwei Aspekte wichtig. Einerseits ist die Genauigkeit von Einzelbaumattributen (Baumhöhe, Stammfusskoordinaten, Brusthöhendurchmesser (BHD)), andererseits die Tauglichkeit der Daten zur Festlegung der Seillinie aus waldbaulicher und technischer Sicht zu prüfen. Beide Gesichtspunkte wurden analysiert, jedoch separiert betrachtet. Die Genauigkeit wurde auf den Marteloskopen Williwald und Rona analysiert, Praxistests in den Kantonen Bern und Luzern durchgeführt.

Die Einzelbaumerkennungsprogramme FINT und LiForest wurden bei der Genauigkeitsanalyse anhand von 5 Hypothesen verglichen. Zusätzlich wurde ein IT-gestütztes terrestrisches LaserscanningVerfahren untersucht. Für sämtliche Analysen wurden als Referenzwerte terrestrische Messungen verwendet. Weil für die Seilkranbringung geeignete Stützen- und Ankerbäume vor allem in der Oberschicht zu finden sind, wurde eine Unterteilung in Kraft’sche Baumklassen vorgenommen. Zusätzlich wurde der Einfluss der Hangneigung auf die Genauigkeit untersucht.
FINT und LiForest unterschieden sich bezüglich der Genauigkeit nicht signifikant. Die mittlere Abweichung der Stammfusskoordinaten lag bei 1.4m, wobei dominante Bäume signifikant weniger abwichen. Die Vollständigkeit der erfassten Bäume lag zwischen 61 und 76%, wobei der Grossteil der nicht erkannten Bäume den Klassen beherrscht und unterdrückt angehörte. Die Korrektheit von FINT und LiForest lag im Williwald zwischen 63 und 68% und war in Rona deutlich geringer. Der RMSE lag zwischen 8.7 und 12.1 cm. Der erwartete Zusammenhang zwischen Hangneigung und Abweichung der Stammfusskoordinaten konnte nicht bestätigt werden.

Die Feldversuche wurden für 3 Flächen in den Kantonen Luzern und Bern durchgeführt. Zur Einzelbaumerkennung wurde FINT verwendet. Die Projektierung erfolgte mit SeilkranPROjekt und seilaplan. Bei den Versuchen zeigte sich, dass die Markierung der Maschinenstandorte die Trassierung erleichtert. Deswegen wurde die Sichtbarkeit der Markierung bei verschiedenen Flughöhen überprüft. Sämtliche Stützen- und Ankerbäume waren auffindbar, wobei das Orthophoto zur Bestimmung der Bäume hilfreich war. Lediglich mit den Gon-Angaben und den Distanzen bis zu den Stützen- und Ankerbäumen wären die Bäume nicht auffindbar gewesen. Bis auf einen Fall war die technische Realisierbarkeit aufgrund der Dimensionierung gewährleistet. Bei einem weiteren Baum war die Verankerung nicht ausreichend. Dies zeigt die Grenzen des getesteten Verfahrens. Wichtige Parameter wie Verankerung und Stabilität können anhand von Drohnenbildern nicht beurteilt werden. Auch aus waldbaulicher Sicht ist die Feldbegehung nicht ersetzbar, denn zur Beurteilung der Lichtverhältnisse und zum Erkennen von Verjüngung ist eine Geländebegehung notwendig. Zur groben Orientierung und um einen ersten Eindruck zur Fläche zu erhalten sind Drohnenbilder aber äusserst hilfreich.
Durch die Reduktion der Flughöhe konnte die Detektionsrate von FINT nicht signifikant verbessert werden. Die Sichtbarkeit der Maschinenstandorte war bis 140m Flughöhe gewährleistet, bei 180m war die Markierung kaum noch sichtbar. Ob dies auf die Lichtverhältnisse oder die Befliegungshöhe zurückzuführen ist, kann anhand der Untersuchungen nicht abschliessend beurteilt werden.

Somit kann gesagt werden, dass die Genauigkeit der abgeleiteten Baumparameter Stammfusskoordinaten und BHD für die Detailplanung und die technische Realisierung der Seillinien ausreicht. In der waldbaulich-forsttechnischen Planung lassen sich somit durch das untersuchte Verfahren Zeit- und Kostenvorteile realisieren. Die Geländebegehung kann dadurch jedoch nicht ersetzt, sondern lediglich mit zeitnah verfügbaren Informationen aus der Luft ergänzt werden.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Verbesserte waldbaulich-forsttechnische Planung bei Seilkraneinsätzen mittels Drohnentechnik [PDF] 9'771 kB