v.l.: Ansgar Kadura, Dr. Bernhard Klumpp, Tom Plümmer, Jonathan Hesselbarth und Tobias Jordan.
Wingcopter Management Photoshoot.
Photo © Peter Jülich

Das europäische Drohnentechnologieunternehmen Wingcopter hat sich weitere Finanzmittel von einem neuen Investor, dem in Kopenhagen ansässigen Nordic Secondary Fund, von Bestandsinvestoren sowie der Europäischen Investitionsbank gesichert. Besonders zwei Faktoren haben die Investoren überzeugt, zusätzliches Kapital zur Verfügung zu stellen: die Fortschritte von Wingcopter bei der Erlangung der Musterzulassung zur flächendeckenden kommerziellen Nutzung seiner Lieferdrohnen in den USA, Brasilien und Japan sowie die strategische Geschäftsfelderweiterung durch den Einstieg in den Bereich der drohnenbasierten Vermessung kritischer Infrastrukturen mittels hochmoderner Laser-Scanner (LiDAR).

Wingcopter wurde 2017 von Tom Plümmer, Jonathan Hesselbarth und Ansgar Kadura gegründet und seitdem zu einem europaweit führenden Technologieunternehmen für unbemannte Systeme und Services ausgebaut. Für die anstehende Wachstumsphase steigen nun weitere Führungskräfte mit langjähriger Erfahrung in das Unternehmen ein. Mit ihrer Unterstützung soll der Übergang hin zur Massenproduktion des Hauptproduktes, dem Wingcopter 198, sowie dessen globale Kommerzialisierung vorangetrieben und die vielversprechenden Möglichkeiten sowohl im Logistik- als auch im neuen Geschäftsbereich der drohnenbasierten Datenerfassung monetarisiert werden.

Dr. Bernhard Klumpp, ein erfahrener Automobilindustrie-Manager, wurde als Co-CEO und Chief Product Officer angeheuert. Er bringt jahrzehntelange Erfahrung in den Bereichen Unternehmensführung und Produktionsskalierung aus verschiedenen Funktionen bei Continental mit. Dr. Klumpp fungiert ab sofort neben Tom Plümmer (Co-CEO) und Jonathan Hesselbarth (CTO) als dritter Geschäftsführer von Wingcopter.

Tobias Jordan wird als Chief Financial Officer die strategische Weiterentwicklung von Wingcopters Finanzbereich verantworten. Jordan blickt auf eine beeindruckende 21-jährige Karriere im Technologie-Investmentbanking bei der Credit Suisse zurück, bevor er als CFO das Wachstum des Elektromobilitäts-Startups Dance vorantrieb.

www.wingcopter.com

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Das neu entwickelte interferometrische Miniaturgyroskops (IFOG) ist aufgrund des leichten Gewichts gut in Drohnen mit geringer Traglast einsetzbar. Quelle: Fraunhofer IZM

Die Inertial Measurement Unit (IMU) des Systems basiert im Wesentlichen auf drei Gyroskopachsen und drei Beschleunigungssensoren, die eine zentimetergenaue Positionsbestimmung für Navigation und Geländevermessung ohne GPS-Signal ermöglichen. Kompakte Gyroskope mit geringer Auflösung befinden sich heutzutage in allen Smartphones und Smart Watches, um zum Beispiel die Orientierung des Bildschirms oder der Fotokamera sicherzustellen. Diese sogenannten MEMS1-Gyroskope sind zwar auch klein und leicht, für den Einsatz in Drohnen allerdings anfälliger gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit und elektromagnetischen Feldern. IMU-Systeme mit höherer Auflösung waren bisher aufgrund ihrer Größe und Kosten nicht für die Industrie oder Wirtschaft rentabel.

Das am Fraunhofer IZM entwickelte interferometrische faseroptische Miniaturgyroskop (IFOG) ermöglicht eine höhere Detailgenauigkeit und kann aufgrund seiner Kompaktheit und einem geringen Gewicht mit unterschiedlichsten Trägerdrohnen kombiniert werden. Da diese Form des Gyroskops keine beweglichen Teile beinhaltet und elektromagnetisch unempfindlich ist, eignet sie sich besser für den Einsatz in unbemannten Drohnen als herkömmliche MEMS-Alternativen. Nach Angaben des Fraunhofer IZM ermöglicht es eine absolute Genauigkeit von unter 10 cm.

Erste Photogrammetrische Messungen

Eine der ersten Praxisanwendungen der neuen IMU stellt die Photogrammetrie mit UAVs dar. Gemeinsam mit Projektpartnern hat das Institut einen Demonstrator entwickelt, bei dem die IMU mit einem GPS-System, sowie einem integrierten Schaltkreis zu einer integrierten Lösung kombiniert wurde. Dieser Prototyp soll in einem weiteren Schritt nun optimiert werden, um die zivile Nutzung autonomer Drohnensysteme weiter voranzutreiben“, fassen die Projektleiterin Dr. Alethea Vanessa Zamora Gómez und der Entwickler Christian Janeczka das Projektende zufrieden zusammen. Denkbar sei auch der Einsatz in anderen Trägersystemen wie Schiffen, der Luft- und Raumfahrt, autonomen Fahrzeugen, bis hin zu KI-basierten Logistiknetzwerken, die einen höheren Grad an Automatisierung ermöglichen.

Beteiligt sind die Firmen IGI – Ingenieur-Gesellschaft für Interfaces mbH, IntraNav GmbH und die MILAN Geoservice GmbH als assoziierte Partner. Das Projekt wurde für eine Laufzeit von fünf Jahren bis März 2023 unter dem Förderkennzeichen 13N14758 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Einsatzgebiet Drohne. Das neue IFOG-Gyroskop ermöglicht nach Angaben des Fraunhofer IZM in Kombination mit GNSS eine zentimetergenaue Positionsbestimmung der unbenannten Flugobjekte.

www.izm.fraunhofer.de

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3D-Laserscanner beim UAV-Einsatz des kroatischen Service-Providers Geometricus: einmal ein Einsteigersystem miniVUX-3UAV und ein RIEGL VUX-160-23.
Quelle: Riegl GmbH

Drohnen sind heute auch aus dem Vermessungsbereich nicht mehr wegzudenken. Um aber erfolgreich am Markt zu bestehen, sollten Serviceanbieter auf folgende Frage die richtige Antwort finden: Welches Sensorsystem ist für mein Aufgabengebiet, für die Anforderungen meiner Kunden und die von mir eingesetzte UAV-Plattform am besten geeignet? Im UAV-Segment kommen dabei immer mehr Laserscanner zum Einsatz, da die Geräte inzwischen in Sachen Leistungsfähigkeit und Gewicht für den Einsatz der autonomen Fluggeräten sehr gut geeignet sind.
Der österreichische Anbieter RIEGL, seit Jahrzehnten weltweit bekannt für sein umfassendes Angebot an 3D-Laserscannern im höchsten Leistungssegment, hat inzwischen ein breites Portfolio an LiDAR Sensoren und Systemlösungen speziell für den UAV-Einsatz, das laufend erweitert wird.
In der Tradition des Unternehmens verfolgen alle Lösungen das Ziel, höchste Vermessungsgenauigkeit und Kundenanforderungen zu bedienen. Als Einsteiger-System fungiert das
mini-VUX-SYS mit integriertem miniVUX-3UAV LiDAR-Sensor, welches zur Integration auf kleinen Multikoptern geeignet und für niedrige bis mittlere Flughöhen gedacht ist. Ein Sichtfeld von bis zu 360° ermöglicht eine Rundum-Scandatenerfassung, zum Beispiel in Häuserzeilen oder Gebirgsschluchten.
Die miniVUX-SYS Lösungen sind neuerdings auch mit der neuen RiLOC-Messeinheit verfügbar. Sie stellt eine vollständig integrierte IMU/GNSS-Lösung dar, die speziell für die RIEGL miniVUX-Serie entwickelt wurde.
Mit den Nadir-Forward-Backward (NFB) Scannern VUX-120-23 und VUX-160-23 stehen Hochleistungssensoren bereit, die bei einem fokussiertem Sichtfeld, eine extrem hohe Messpunktanzahl eines ausgewiesenen Korridors liefern – ideal z.B. für die Vermessung von Stromleitungs- oder Bahntrassen und Pipelines. Durch die NFB-Scanning Technologie ist es möglich, auch vertikale Strukturen entlang des Flugpfades zu vermessen.
Je schneller ein Scanner, desto mehr eignet er sich für hohe Fluggeschwindigkeiten. Speziell für die Vermessung mittels schnell fliegendem VTOL oder Flächenflieger eignet sich daher der neue VUX-180-24, der bei einer Scangeschwindigkeit von bis zu 800 Linien pro Sekunde und 2,4 MHz Pulswiederholrate Daten für Anwendungen liefert, die eine optimale Scanlinien- und Punkteverteilung fordern.
RIEGL bietet auch Lösungen an, die speziell für den besonderen Einsatz im Bereich der Flachwasservermessung konzipiert sind. Die leichten topo-bathymetrischen UAV-Scanner ermöglichen eine effiziente Messdatenerfassung sowohl des Uferbereichs als auch der Unterwassertopographie für Anwendungen z.B. im Hochwasserschutz oder Habitatmonitoring.

Multikopter der niederländischen Firma Acecore bestückt mit einem RIEGL miniVUX-SYS.
Quelle: Riegl GmbH

Praxisbeispiel bei Geometricus in Kroatien
Ein Beispiel dafür, wie Dienstleister von Leistungspotential und Benutzerfreundlichkeit der RIEGL Sensoren profitieren können, ist die kroatischen Firma Geometricus d.o.o.. Im November 2022 entschloss sich der Vermessungsspezialist zunächst zum Kauf des miniVUX-3UAV Systems. Der Sensor wurde innerhalb kürzester Zeit zum „Game Changer“ für die Firma. Denn die positiven Erfahrungen mit dem RIEGL System und auch die steigende Nachfrage veranlasste Geometricus, sein entsprechendes Angebotsportfolio zu erweitern. Vom miniVUX-Einsteigersystem überzeugt, investierte man im November 2023 in einen RIEGL VUX-160-23 mit Nadir-Forward-Backward-Scanning. Noch im Spätherbst 2023 konnten erste Projekte erfolgreich abgewickelt werden.
„Die von RIEGL organisierten Schulungen trugen zu einem schnellen Verständnis der Möglichkeiten der Datenerfassung und -verarbeitung mit LiDAR bei“, so Matej Petrinovic, Vermessungsingenieur bei Geometricus. „Optimal ausgestattet und vorbereitet können wir unseren Kunden in extrem rascher Zeit hochgenaue, verlässliche und aussagekräftige Daten bereitstellen. Unsere Kunden sind mit den gelieferten Ergebnissen hochzufrieden – das stärkt unsere Position am Markt immens.“
Michael Mayer, Geschäftsführer der RiCOPTER UAV GmbH, dem für den UAV-Bereich zuständigen Tochterunternehmen von RIEGL, stellt fest: „Die Tatsache, dass eine Firma wie zum Beispiel Geometricus innerhalb eines Jahres sein Leistungsportfolio von ersten Projektabwicklungen mit einem miniVUX-SYS zu zusätzlichen Auftragsabwicklungen unter Einsatz eines High-End-System VUX-160-23 ausbauen konnte, spricht für die großartige Arbeit des Unternehmens! Es zeigt aber auch, dass unsere Firmenphilosophie erfolgreich ist: RIEGL setzt bei den entwickelten Scannern auf höchste Qualität und Leistungsstärke. So eröffnen wir unseren Kunden eine Vielzahl an Anwendungsfelder und sie können hochgenaue Vermessungsaufträge erfolgreich abwickeln. Gemeinsam mit einer optimalen, persönlichen und kundenorientierten Beratung und Betreuung sind dies die Grundpfeiler für die Zufriedenheit unserer Kunden – und auch die Basis für die Erfolgsgeschichten dahinter.“

Die VTOL-Drohne CarryAir von Striekair engineering GmbH mit einem RIEGL VUX-120-23. Das Fluggerät, das vertikal starten und landen kann, hat eine maximale Abflugmasse von 25 Kilogramm und eine Flügelspannweite von 2,99 Metern.
Quelle: Riegl GmbH

www.geometricus.hr/en/

www.riegl.com

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Künstliche Intelligenz beschleunigt das Ausweisen von Flugverbotszonen für Drohnen und schafft damit die Grundlage für deren wirtschaftlichen Einsatz.
Quelle: Deutsche Flugsicherung GmbH

Die Integration in den deutschen Luftraum fällt in den Zuständigkeitsbereich der DFS, die Drohnenflugverbotszonen ausweist und diese Information bereitstellt. Um diese automatisch identifizieren zu können, hat das Fraunhofer IGD unterschiedliche und objektspezifische künstliche neuronale Netze (KNNs) entwickelt. Diese Methoden des maschinellen Lernens, die von der Struktur und Funktionsweise des menschlichen Gehirns inspiriert sind, ermöglichen es, Windkraftanlagen, Freileitungsmasten oder Hubschrauberlandeplätze auf Luftaufnahmen der Bundesländer sicher zu identifizieren. „Wir können so in kürzester Zeit die Drohnenflugverbotszonen für ganz Deutschland ausweisen und in ein System integrieren. Händisch würde dieser Prozess sehr lange dauern“, erläutert Matthias Vahl vom Fraunhofer IGD. Wichtig sei dies vor allen Dingen deshalb, weil immer wieder Objekte wie Windkraftanlagen hinzukommen oder entfallen.

Da Drohnen größtenteils bodennahe Bereiche durchfliegen, werden über diese sehr viel genauere Informationen zum sicheren Betrieb benötigt, als es beispielweise für den bemannten Flugverkehr der Fall sein muss. „Je besser die Datenlage in diesem Bereich ist, desto präziser können Drohnenverbotszonen ausgewiesen werden und gleichzeitig der Luftverkehrsordnung gemäß §21 entsprechen“, erläutert Hardy Polevka, Leiter Geodatenmanagement bei der DFS die Ausgangslage. „Dank der zusätzlichen Informationen aus dem Projekt fAIRport verbessern wir unsere Daten für die bemannte und unbemannte Luftfahrt wesentlich und treiben damit die sichere und faire Integration von Drohnen in den deutschen Luftraum entscheidend voran“.

Geodatenplattform ist Datenbasis für Drohnenflüge

Eine weitere wichtige Quelle für Informationen zu Drohnenverbotszonen sind Kommunen und andere Behörden. Um diese zu erfassen und zu überprüfen, wurde im Projekt eine Geodatenplattform entwickelt und bereitgestellt. Über diese können Kommunen laufend flugrelevante Geodaten aktualisieren und so die Datenbasis für Drohnenflüge bereitstellen. Außerdem können Behörden unkompliziert Daten und Informationen ergänzen, die zu temporären Flugverbotszonen führen. Dies ist zum Beispiel bei dynamischen Ereignissen wie Märkten oder Konzerten der Fall. Diese Informationen zu Drohnenverbotszonen werden in das Verkehrsmanagementsystem (UTM) der DFS-Tochter Droniq übernommen. Somit können Drohnenpilotinnen und -piloten auch ohne Sichtkontakt mit der Drohne sicherstellen, sich nur in für sie genehmigten Luftbereichen aufzuhalten.
Die in fAIRport entwickelten Technologien lassen sich auf das gesamte Gebiet Deutschlands anwenden.

https://fh-igd.de/fairport

https://bmdv.bund.de/SharedDocs/DE/Artikel/DG/mfund-projekte/fairport.html

https://www.mfund.de

https://www.dfs.de

www.wetransform.to

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Droniq bietet spezielle Hardware, die die Integration der Drohnen in die Luftraumüberwachung erleichtert.
Quelle: Melanie Bauer/Droniq GmbH

Durch die Nutzung von Industriedrohnen, die eine höhere Tragfähigkeit besitzen und dadurch mehr Sensoren, Kameras oder Nutzlasten verwenden können, erweitert die Werkfeuerwehr von Röhm ihr Einsatzspektrum. Neben der Lageerkundung im Rahmen von Feuerwehreinsätzen werden die Drohnen unter anderem zur Dokumentation von Bauprojekten eingesetzt. Zu den weiteren Anwendungen zählen Dachinspektionen und Rohrleitungsinspektionen, Kamin- und Industriefackelbefliegungen sowie georeferenzierte Vermessungen. Für die Anwendungen nutzt Röhm künftig eine DJI M30 T. Diese wiegt knapp vier Kilogramm.

In der sogenannten speziellen Kategorie müssen Drohnenbetreiber eine Betriebsgenehmigung beantragen. Je nach Bundesland ist hierfür die jeweilige Landesluftfahrtbehörde oder das Luftfahrt Bundesamt (LBA) zuständig. Für die Betriebsgenehmigung müssen die Betreiber mehrere Nachweise erbringen. Zu diesen zählt neben einer umfangreichen Betriebsbeschreibung eine Risikobewertung des geplanten Drohnenflugs. Die Bewertung umfasst Aspekte wie die Luftraumbeschaffenheit, die Flughöhe, die Umgebung und die potenziellen Risiken für betroffene Personen am Boden. Im Fall von Röhm hat Droniq den gesamten Beantragungsprozess koordiniert. In enger Abstimmung mit der Werksfeuerwehr als Drohnenbetreiber wurden hierzu alle notwendigen Unterlagen erstellt.

„Immer mehr Unternehmen wissen, wie sie Drohnen effizient nutzen können“, sagt Droniq CEO Jan-Eric Putze. „Die Beantragung der Flüge ist für viele Unternehmen aber komplex und aufwändig, denn hierfür braucht es Luftfahrtwissen. Wir nehmen den Unternehmen diese Arbeit ab. Wir kümmern uns um gesamten Genehmigungsprozess sowie um die Integration der Drohne in den Betrieb und stellen so sicher, dass die Drohne schnellstmöglich dahin kommt, wo sie hingehört: in die Luft.“

Röhm nutzt die vier Kilogramm schwere Drohne unter anderem für Inspektionen und georeferenzierte Vermessungen.
Quelle: Röhm GmbH

„Röhm hat bereits 2016 damit begonnen, Drohnen in die bestehenden Arbeitsabläufe zu integrieren“, sagt Thorsten Edling, Leiter Werksicherheit bei der Röhm GmbH. „Gerade bei der Werkfeuerwehr haben wir damit sehr gute Erfahrung gemacht, weshalb wir dieses Segment ausbauen. Mit Droniq haben wir einen Partner, der uns mit Blick auf das passende Equipment als auch bei dem Einholen der relevanten Betriebsgenehmigung unterstützt.“

Die Betriebsgenehmigung gilt für das gesamte Werksgelände der Röhm Standorte Worms und Weiterstadt. Sie ermöglicht zunächst ausschließlich die Durchführung von Drohnenflüge innerhalb der Sichtweite des Piloten (VLOS) ein. Parallel mit der Einführung des genehmigten Drohnenbetriebs erarbeiten Röhm und Droniq die Beantragung einer Genehmigung für die Durchführung von Flügen außerhalb der Sichtweite des Fernpiloten (BVLOS).

Die Droniq GmbH ist ein 2019 gegründetes Joint Venture der DFS Deutsche Flugsicherung (51% Anteil) und der Deutschen Telekom (49% Anteil). Kern des Produktangebots ist das Droniq Verkehrsmanagementsystem für Drohnen (UTM). Das UTM zeigt dem Piloten den gesamten ihn umgebenden Flugverkehr an – bemannt wie unbemannt. Zudem können auch die anderen Flugverkehrsteilnehmer die Drohne bei Bedarf sehen. Zu den weiteren von der Droniq angebotenen Leistungen zählen der Verkauf von Drohnen für den gewerblichen und behördlichen Drohneneinsatz sowie Hard- und Software-Lösungen für den sicheren Betrieb. www.droniq.de
www.roehm.de

Die Röhm GmbH, bekannt unter anderem für ihre Marke PLEXIGLAS, setzt bereits seit 2016 auf Drohnen.
Quelle: Röhm GmbH

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Der Ausbau von Tank- und Rastanlagen auf deutschen Autobahnen ist dringend notwendig. Damit es schnell geht, müssen Planungen optimiert werden. Zunächst ist das Erfassen des Ur-Geländes in 3D ein erster, wichtiger Schritt. Für einen solchen Anwendungsfall gibt es verschiedene Vermessungsmethoden – neben den terrestrischen Verfahren sind Drohnen heute das Mittel der Wahl. Nun haben zwei Firmen mit tiefgreifendem Vermessungs-Know-how die Möglichkeiten um ein weiteres, innovatives Verfahren erweitert. Besonderheit des Ansatzes der Gravionic GmbH aus Braunschweig und der Phoenics GmbH aus Seelze ist die Nutzung eines Tragschraubers (Gyrocopters), der verschiedene Sensorsysteme enthält: eine leistungsfähige Kamera für die photogrammetrische Auswertung und dazu einen 3D-Laserscanner für hochgenaue Höhendaten. In der Summe können innerhalb nur einer Befliegung hochgenaue 3D-Punktwolken und die daraus abgeleiteten Planungsgrundlagendaten erstellt werden. „Das Verfahren verbindet die Vorteile der drohnen- und der flugzeuggestützten Vermessung und ist für Mappingprojekte dieser Art perfekt geeignet“, berichtet Markus Guretzki, Geschäftsführer bei Phoenics. Der Gyrocopter ist sehr leicht, verbrauchsarm und kostengünstig in der Anschaffung und beim Betrieb. „Er benötigt zudem wenig Start- und Landefläche und kann sehr langsam fliegen, was die Datenqualität für die Erfassung von Gebieten mittlerer Größe perfekt bedient“, sagt Ralf Heyen, Geschäftsführer bei Gravionic.

Auswertung der Daten durch Phoenics. Aus den Daten des Tragsschraubers lassen sich viele 3D-Folgeprodukte generieren.
Quelle: Phoenics GmbH

Inzwischen haben beide Unternehmen die Arbeitsgemeinschaft „AdvancedAirborneActivities“ gegründet, unter deren Mantel sie gemeinsam Befliegungsprojekte anbieten, für die das ultraleichte Fluggerät passt. Dazu zählen beispielsweise die Aufnahmen langgestreckter, korridorartiger Infrastrukturen oder von Verkehrswegen. Solche Projekte werden in Deutschland zwar schon seit einiger Zeit realisiert, etwa von der Deutschen Bahn, der Bedarf ist demnach groß. Die Verfügbarkeit von sensorbestückten Gyrocoptern, Piloten und Auswerte-Know-how ist aber begrenzt. In dieses Geschäftsfeld stoßen die Unternehmen nun vor.
Ergänzende fachliche Schwerpunkte
Die Zusammenarbeit der Unternehmen resultiert nicht nur aus der geografischen Nähe. Vor allem ergänzen sie sich fachlich. Die Gravionic GmbH wurde 2007 von Heyen aus dem Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig heraus gegründet. Der Unternehmer, der auch als ÖBVI (NDI-Vermessung) aktiv ist, hat sich mit seiner Firmengründung auf geophysikalische sowie geodätische Entwicklungen spezialisiert und ist damit weltweit aktiv.
Ein Schwerpunkt liegt in der Prospektion neuer Rohstoffreserven, sowohl von Schiffen als auch von Flugzeugen aus. Dort werden Anomalien in Erdschwere- und Erdmagnetfeld detektiert, da diese einen Hinweis auf Vorkommen natürlicher Rohstoffressourcen liefern. Das Unternehmen entwickelt dazu Systeme, bei denen Sensorik und Trägerplattform optimal integriert werden. Sie beinhalten Gravimetrie (Messung des Schwerefelds), Magnetometer und optional auch Gammaspektroskopie, mit der radioaktive Strahlung aufgezeichnet wird.
Im Jahr 2020 hatte Gravionics solche Sensorsysteme in einen Tragschrauber der Firma AutoGyro aus Hildesheim (Cavalon) integriert – ein bis dato weltweit einmaliger Ansatz. „Gegenüber den klassischen Prospektionsverfahren wie der Seismik erzielen wir eine dreimal höhere Trefferquote bei einem Zehntel der üblichen Kosten“, so Heyen.
Gravionic ist noch auf weiteren Feldern aktiv. Zum einen vertreibt es die Drohnenlösung von Topodrone aus der Schweiz in Deutschland. Deren Lösungen basieren auf DJI-Drohnen und integrieren modifizierte Messtechnik, etwa optimierte Sony-Alpha-Kameras für die Photogrammetrie. Gravionic ist zudem in Europa Alleinvertreter der ZLS-Gravimeter, hat mit dem Hydro-One eine Schlauchboot-basierte Lösung für die Tiefenmessung in Binnengewässern entwickelt, die gleichzeitig auch einen Umgebungsscan ermöglicht.
Ebenso führt Gravionic auch Verbundprojekte durch. Beispielsweise am Terminal CTA der Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA), bei dem das Schienennetz von Automatikkränen millimetergenau vermessen werden musste. Bei diesem Projekt (AeroInspekt) konnte das Unternehmen nachweisen, dass die drohnenbasierte, photogrammetrische Vermessung genauso gute Ergebnisse erzielte, wie die klassische Vermessung, ohne jedoch den Betrieb für einen gesamten Tag aussetzen zu müssen (nur eine Stunde für die Passpunkt-Vermessung).
Phoenics: Von der
Vermessung zum GIS
Alles in allem ein agiles, forschungsgetriebenes Unternehmen mit hohem Innovationsdrang, aber will man neue Vermessungsangebote breit anbieten, benötigt man nicht nur personelle Kapazitäten und Qualitäten, sondern auch das entsprechende Auswerte- und GIS-Know-how. Denn die Vermessung allein ist nichts wert, solange die Daten nicht für spätere GIS-/CAD- oder sonstige Applikationen weiterverarbeitet und veredelt werden. Genau dies ist der Schwerpunkt der Phoenics GmbH.

Das über 30 Jahre bestehende Unternehmen ist auf Geodaten, GIS und Photogrammetrie spezialisiert. „Bildflug, Photogrammetrie und Fachkataster, so kann man unseren Firmenansatz mit kürzesten Worten zusammenfassen“, sagt Guretzki. Folglich ist in den letzten Jahren auch die Drohnenbefliegung hinzugekommen, Phoenics hatte von Gravionic sogar ein Topodrones-System geordert. Hinzu kommt umfangreiches Equipment für die Datenauswertung.
Zusammen haben die Partner schon mehrere Projekte mit Copter-Einsatz durchgeführt, unter anderem für den Neubau eines großen Tank- und Rastplatzes. „Dieses Projekt hat gezeigt, wie wichtig einerseits der Teil der hochgenauen Erfassung für die Wertschöpfung eines Projektes, und andererseits die Erzeugung und Auswertung der daraus folgenden Datenprodukte ist“, beschreibt Guretzki die Arbeitsschwerpunkte der jeweiligen Partner. „Der Gyrocopter hat eine hohe Flächenproduktivität und ist in Sachen Genehmigung viel flexibler als eine Drohne“, so Guretzki. Sein Einsatzspektrum beginnt gerade da, wo die Drohne außerhalb der Sichtweite nicht mehr fliegen darf.

www.phoenics.de

www.gravionic.com

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Schulungen im Rahmen von „Flying Surveyor”: Teilnehmer erwerben nicht nur den A2-Flugschein, sondern bekommen auch die vermessungstechnischen Grundlagen vermittelt. Foto: CADdy Geomatics GmbH

Wer Vermessungsflüge durchführen will, benötigt den dafür notwendigen Führerschein. Dies ist auf Ebene der Europäischen Union gesetzlich verankert. Der große EU-Drohnenführerschein (EU Fernpilotenzeugnis A2) muss im Rahmen von Prüfstellen abgelegt werden, die vom Luftfahrtbundesamt (LBA) zertifiziert sind. Die CADdy Akademie ist eines von über 20 zertifizierten Ausbildungszentren. Es integriert dabei als Alleinstellungsmerkmal in Deutschland eine fachliche Ausbildung für die speziellen Belange der Vermessung.

Zu Grunde liegen Produkte und Workflows der Firmen CADdy Geomatics GmbH und von Wenninger Geoinformatik. Das Seminarangebot richtet sich sowohl an Einsteiger als auch an den professionellen Anwender. Das Themenspektrum reicht vom klassischen CAD bis hin zum professionellen Sensorikprogramm und dreht sich hier insbesondere rund um die Lösungen „Flying-, Swimming- und Moving Surveyor”.

Flying Surveyor – mehr Workflow als Berufsbezeichnung

Der Begriff Flying Surveyor ist keine Berufsbezeichnung, sondern definiert einen Workflow, den die Firma CADdy Geomatics auf Basis von vermessungstechnischem und photogrammetrischem Knowhow ausgearbeitet hat, um auch mit einfachen Drohnen gute Messergebnisse zu erzielen.

„In den Anfangsjahren war die Zurückhaltung der professionellen Anwender aus der Vermessungswelt beim Einsatz dieser Technik noch groß“, betont Michael Wenninger. Die Ursachen seien der hohe Kapitaleinsatz für das fliegende Equipment, unzureichende Messergebnisse und schlechte Genauigkeiten der Ergebnispunktwolken gewesen. In der Zwischenzeit hat sich aber die Arbeit mit Vermessungsdrohnen (GeoUAVs) als wichtiges und erfolgreiches Arbeitsgerät durchgesetzt. „Kein anderes Vermessungsgerät bietet so ein Potential an Vereinfachung und Zeitersparnis wie die GeoUAV in der kleinräumigen photogrammetrischen Vermessung“, so Wenninger. Es liege jedoch in der Natur der Sache, dass damit keine Eintagesausbildung möglich ist. „Drei Tage sind das absolute Minimum einer derartigen Ausbildung.” Daher sind in diesem Zeitraum die wichtigsten Themen wie Flugrecht, praktische Ausbildung und Auswertung zusammengefasst.

Künftige Piloten können in diesem Zusammenhang ihre Flugkünste sowohl in einem Gelände direkt bei den Seminarräumen als auch in einem Kiesabbaugebiet testen. Im Flying Surveyor-Trainingscenter können zudem auch praktische Geländeflüge und Prüfungen vorgenommen werden. Am Ende der Ausbildung wird die Prüfung zum Fernpiloten (A2 Schein) abgenommen.

Die Befliegung von Brücken oder Gebäuden mit Durchgängen ist für die Video-basierte 3D-Modellierung gut geeignet. Foto: CADdy Geomatics GmbH

Der Workflow „Flying Surveyor“ behandelt daher auch Aufgabenstellungen, die bis hin in die Millimeter-Genauigkeit reichen. „Die Kernkompetenzen liegen aber grundsätzlich darin, die Vermessungstechnik zu vereinfachen, um bessere und schnellere Ergebnisse zu bekommen“, so Wenninger.

Die Ausbildung setzt sich aus vielen Komponenten zusammen. Zum Basisangebot gehört eine Standard UAV (DJI P4P). Ein Upgrade auf leistungsfähigere UAV-Typen kann durchgeführt werden. Teilnehmer fliegen in jedem Fall mit einer eigenen Drohne eigene Projekte. Zur Ausbildung gehören die zum Teil neuen rechtlichen Vorgaben der EASA. Ein weiteres Ziel der Ausbildung ist das Training der Flugplanung. Dazu gibt es umfangreiche Bibliotheken in der Flugplanungssoftware. (sg)

Interview

Michael Wenninger, der vor drei Jahren die Geschäftsführung von seinem Vater und Firmengründer Helmut Wenninger übernommen hat, und  Axel Dannenbauer, Kaufmännischer Leiter bei CADdy Geomatics im Gespräch mit der BUSINESS GEOMATICS.

BG: Für die gesetzlichen Regelungen des UAV-Betriebs gilt seit 2019 EU-Recht, das anschließend in die jeweiligen Umsetzungen des Landesrechts übersetzt wurde. Was bedeutet dieser Shift der Regulierung von der Landes- bzw. Bundes- auf die EU-Ebene für die Praxis?

Dannenbauer: Das stellt die ausführenden Betriebe – und insbesondere auch die Ausbildungsbetriebe – vor große Herausforderungen. Natürlich wollen wir es den Piloten so leicht wie möglich machen. Andererseits legen wir größten Wert auf eine Einhaltung der aktuellen Vorschriften, um die Akzeptanz für den UAV-Einsatz nicht zu schmälern und immer wieder auf den Prüfstand zu stellen.

Wenninger: Dazu sind wir in engem Kontakt und Austausch mit den Luftfahrtbehörden, um praktikable Lösungen zu finden. Im Zusammenhang mit der Umsetzung der neuen EASA-Gesetzgebung können wir vielfach beobachten, dass man sich bewusst darüber hinwegsetzt, weil es zu kompliziert geworden ist. Das ist gefährlich und kann zu vielen neuen Vorgaben und Verboten führen. Das wollen wir natürlich nicht. Daher raten wir zu einer ausführlichen Ausbildung, in der wir zeigen, wie und wann man mit UAVs mit vernünftigem Aufwand arbeiten kann.

BG: Es gibt die Open Categorie, bei der die Genehmigungshürde wesentlich geringer ist. Ist das nicht ein Ausweg für Vermesser?

Dannenbauer: Wir versuchen zwar so viele Flüge wie nur möglich der offenen Kategorie zuzuweisen, aber meist sind wir in schwieriger Umgebung unterwegs, mit unbeteiligten Personen oder Personengruppen im Aufnahmebereich oder in urbanem Gelände oder auch direkt über Autobahnen, Bundesstraßen und sonstigen Verkehrsrestriktionen. Dann handelt es sich um die zulassungspflichtige Kategorie (Certified). Damit ist immer eine Betriebsgenehmigung und eine SORA beziehungsweise ConOps notwendig – und schon wird es kompliziert.

BG: Bisher wird nach der neuen EU-Verordnung, bei UAS-Betrieb in der offenen Kategorie, nicht zwischen gewerblichem und privatem Einsatz unterschieden.

Dannenbauer: Ja, bisher! Aber das Bundesministerium für Digitales und Verkehr hat Anfang 2022 Änderungen beschlossen. Zu unbeteiligten Personen muss nun grundsätzlich ein horizontaler Mindestabstand von 30 Metern eingehalten werden. Wenn das UAS in einem gesonderten Langsamflugmodus betrieben wird und der Betreiber sicherstellt, dass eine Höchstgeschwindigkeit von 3 m/s nicht überschritten wird, beträgt der horizontale Mindestabstand aber nur 5 Meter.

BG: War da nicht sogar die Rede von 50 Metern in der Übergangsregelung bis zum 31.12.2022?

Dannenbauer: Richtig! Doch das Ministerium war der Ansicht, dass diese Einschränkungen die Einsatzmöglichkeiten von UAS im städtischen Bereich in erheblicher Weise eingrenzen und den Betrieb in der offenen Kategorie im urbanen Umfeld oftmals unmöglich machen würden. Wir können nun also mit unseren bestehenden Drohnen und einem A2 Fernpilotenzeugnis etwas näher an unbeteiligte Personen heranfliegen. Natürlich gelten alle anderen Regeln trotzdem, doch gibt es hier etwas Erleichterung. Aber leider gilt dieser Erlass nur bis zum 31.08.2022, so richtig freuen können wir uns also nur kurz.

BG: Was bedeutet das langfristig?

Dannenbauer: Aus unserer Sicht kommen alle, die die UAS im professionellen Umfeld nutzen, früher oder später nicht um das SORA-ConOps-Paket herum. Alle Fragen zum Thema A2-Fernpilotenzeugnis, zu SORA-ConOps oder anderen Themen rund um den UAS-Einsatz im Vermessungsbereich werden ausführlich in unserem Ausbildungsplan zum „fliegenden Vermesser“ erläutert.

BG: Welche Rolle spielen die UAV-eigenen Softwarelösungen für die Flugplanung?

Wenninger: Grundsätzlich ist seit Jahren bei DJI eine Reihe von Restriktionen hinterlegt, die bei jeder Flugplanung eingehalten werden müssen. Überwacht werden neben der Flughöhe und der Geschwindigkeit auch Verbotszonen. So kann man in der Nähe von NoFlyZones gar nicht aufsteigen beziehungsweise wird man angehalten, eine spezielle Genehmigung einzuholen. Grundsätzlich wird der Flug exakt protokolliert, was das früher übliche Flugbuch praktisch ersetzt. Das führt bei manchen Anwendern natürlich zu Unzufriedenheit, fühlt man sich doch überwacht. Wir halten diese Vorgabe aber für sinnvoll, dient sie doch der Abgrenzung zwischen professionellen und nichtprofessionellen Anwendern. DJI hat hierbei, auch auf unsere direkten Empfehlungen hin, eine ganze Reihe von Verbesserungen in den neuen Versionen einfließen lassen. DJI beeindruckt uns dabei immer wieder, wie professionell sie mit unseren Anregungen für die Weiterentwicklungen der Lösungen umgeht und wie schnell Wünsche umgesetzt werden.

BG: Welche sind das konkret?

Wenninger: Die Restriktionen der Planungen können beispielsweise nach entsprechender Anforderung aufgehoben werden. Dabei gibt zwei Stufen. Bei der ersten bestätigt man den sinnvollen Einsatz und die Einhaltung der Vorgaben, bei der höchsten Stufe muss bei DJI eine schriftliche Bestätigung eingefordert werden. Um diese Schritte zu erleichtern sind neue, spezifische Flugplanungen hinzugekommen, etwa für Schräg- und Senkrechtflüge für komplizierte Bauwerke oder die Einbeziehung von eigenen Oberflächenmodellen für geländesensitive Flugprofile oder Ergänzungen und Verfeinerungen bestehender Fluganordnungen, wie etwa Cross- und Parallelflug mit unterschiedlichen Aufnahmerichtungen.

BG: Warum sind diese Änderungen für Vermesser so wichtig?

Wenninger: Weil verschiedene Aufgabenstellungen eine unterschiedliche Herangehensweise an die Flugplanung benötigen. Flüge in geneigtem Gelände oder gar in Gebirgsregionen mit steilen Tälern benötigen eine total andere Flugplanung als ein Kiesabbaugebiet oder ein Golfplatz in flachem Gelände.

BG: Ist eine fachspezifische Ausbildung für die UAV-gestützte Vermessung also dringend notwendig?

Dannenbauer: Wir haben diese Thematik auch mit dem Luftfahrtbundesamt ausführlich diskutiert. Die Anforderungen an den Landwirt, den Bausachverständigen, den Jäger, den Paketlieferanten oder den Fotographen sind grundsätzlich unterschiedlich, teilweise diametral verschieden. Wir haben natürlich Verständnis, wenn das Luftfahrtbundesamt einheitliche Regeln schaffen will und das ist auch richtig so. In der Ausbildung zum „Flying Surveyor“ gelten aber ganz andere Gesichtspunkte, die gleichen Regeln, aber eine ganz andere Herangehensweise. Unsere Piloten fliegen in der Hauptsache in schwierigsten Umgebungen, über urbanem Gelände, über Personen oder nahe an gefährdeten Bauwerken und öffentlichen Verkehrswegen, also wäre in der Hälfte der Fälle ein aufwändiges Genehmigungsverfahren notwendig.

Wenninger: Unsere Einsatzgebiete sind überall dort, wo gebaut oder vermessen wird. Eine Genehmigung für einen Flug zu bekommen ist schon oft zeitlich nicht möglich. Die Termine werden vom Baufortschritt bestimmt und nicht von der Bearbeitungszeit in einer Behörde. Teilweise wird täglich geflogen, der Baufortschritt überwacht oder Massen ermittelt. Man wird also immer Flugmöglichkeiten und Flugplanungen suchen, die eine aufwändige ConOp oder SORA überflüssig machen, aber trotzdem noch gute belastbare Ergebnisse liefern. Gerade in der Übergangsphase, in der noch keine zertifizierten UAVs und Standardszenarien vorhanden sind, muss die Ausbildung exakt diese Möglichkeiten aufzeigen. Es hilft Keinem, wenn die Vermessungspiloten in die Illegalität flüchten und dort operieren, wo sie sie es eigentlich nicht dürften, mit der Ausrede „sieht ja eh keiner“. Die Vermessung mit Drohne und GPS ist heute zu wichtig, um sie leichtfertig zu gefährden. (sg)

www.caddy-geomatics.com

Der Beitrag Rechtssicherheit und Dynamik durch kombinierte Drohnen- und Vermessungsschulung erschien zuerst auf Business Geomatics.

Seitdem der UAV DACH e.V. – Verband für Unbemannte Luftfahrt – im Jahr 2000 gegründet wurde, nahm der Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugsystemen (UAS; Unmanned Aircraft Systems) eine rasante technologische und operative Entwicklung. Auch, weil in der breiten Öffentlichkeit mittlerweile der Nutzen von Drohnen durchaus bekannt ist, wie Achim Friedl, Vorstandsvorsitzender des UAV DACH betont: „UAS erbringen Leistungen zum Wohl der Gesellschaft und bieten durch elektrischen Antrieb beim Klima- und Umweltschutz schon heute das, was die bemannte Luftfahrt in den nächsten Jahren noch erreichen muss.“

Die neuen Regeln für die Genehmigung von UAS-Anwendungen sind anspruchsvoll und erfordern viel Fachwissen. Doch sie sind notwendig für einen sichereren und nachhaltigen Flugverkehr. Bild: Drone logo vector created by freepik – www.freepik.com

Neben den sich stetig weiterentwickelnden technischen Möglichkeiten von Drohnen, wurde auch der regulative Rahmen im Laufe der Jahre immer weiter angepasst. „Als UAV DACH haben wir uns dabei unserer Verantwortung als Branchenverband gestellt, diesen ‚Wettlauf‘ zwischen technischer Weiterentwicklung und Gesetzesnovellen begleitet und im Sinne der Drone-Economy beeinflusst“, so Friedl. Im Laufe der Zeit habe sich dabei ein deutlicher Wandel gezeigt. „Dass Drohnen quasi von Anfang an für verschiedene Szenarien genutzt werden konnten, war klar. Jedoch fehlte zunächst der rechtliche Rahmen, um all diese Möglichkeiten überhaupt ausschöpfen zu können“, berichtet der UAV DACH-Vorstandsvorsitzende.

Einsatzmöglichkeiten und Rechtsrahmen

Das änderte sich erst mit der Aufnahme von umfangreichen Bestimmungen zu unbemannten Fluggeräten in das Luftverkehrsgesetz und die zivile Luftverkehrs-Ordnung im Jahr 2017 sowie der Erneuerung der europäischen Luftfahrt-Grundverordnung 2018. „Mittlerweile haben wir dadurch eine gänzlich andere Situation: Heute werden die Möglichkeiten von UAS eher durch gesetzliche Regelungen beschränkt als umgekehrt.“

Die erneuerte europäische Luftfahrt-Grundverordnung (Verordnung (EU) 2018/1139) und die für den Betrieb und die technische Beschaffenheit von UAS erlassenen Verordnungen (EU) 2019/947 und 2019/945 sind in Deutschland unmittelbar anzuwenden. Der europäische Gesetzgeber hat einen risikobasierten und sicherheitsorientierten Ansatz gewählt, bei dem der UAS-Betrieb im Mittelpunkt steht. Das erspart der unbemannten Luftfahrt einerseits aufwändige und teure Zulassungen und Lizenzierungen, wie sie in der bemannten Luftfahrt üblich sind. Es muss nur das genehmigt werden, was auch im Betrieb zur Anwendung kommt. Andererseits hat der europäische Gesetzgeber die hohen Flugsicherheitsziele der Europäischen Union uneingeschränkt auf die unbemannte Luftfahrt übertragen. „Das führt zu Beschränkungen, mit denen wir leben müssen“, so Friedl. „Ein sicherer, wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Betrieb von UAS muss zweifelsfrei absolute Priorität haben.“ Gleichzeitig solle eine Überregulierung ebenso vermieden werden.

Befliegungsprojekte werden in drei Kategorien klassifiziert. Anwender sollten darauf achten, in der open categorie zu „landen“, denn dort sind die bürokratischen Hürden wesentlich geringer. Grafik: UAV DACH e.V.

Betriebskategorien nach Risiko

Insgesamt hat die EU in Sachen Sicherheit im Flugbetrieb mit der Gesetzesnovelle durchaus gute Arbeit geleistet, findet Achim Friedl: „Der europäische Gesetzgeber hat sich unbestritten um eine genaue und wissenschaftlich fundierte Risikobetrachtung des Betriebs von UAS verdient gemacht“. Die Verordnung (EU) 2019/947 definierte dann schließlich, gestaffelt nach dem Risiko im Luftraum und für Personen sowie Sachen am Boden, verschiedene Betriebskategorien. Wichtig, gerade für Vermessungsflüge, ist die open category, für die nur ein geringes Risiko bei Einhaltung der Grenzwerte besteht. Eine Betriebsgenehmigung ist daher nicht notwendig.

Die specific category hingegen erfordert eine Betriebsgenehmigung und weist trotz Einhaltung der Grenzwerte ein mittleres Risiko auf. Für die certified category müssen Piloten sogar eine Muster- und Verkehrszulassung aufweisen, da hier ein hohes Risiko in Sachen Luftraumsicherheit anfällt.

Die entsprechenden Regelungen sind in Deutschland seit dem 01. Januar 2022 gesetzlich verbindlich anzuwenden. Darüber hinaus gibt es nur noch wenige Übergangsvorschriften.

Wo wir heute stehen

„Die Erfahrung aus anderen Lebensbereichen lehrt uns, dass sich die Drohnenwirtschaft an die ‚neuen‘ Regelungen erst noch gewöhnen und konstruktiv mit diesen umgehen muss“, mahnt Friedl zur Geduld. Und doch hätte sich schon viel getan. So war der genehmigungsfreie UAS-Betrieb in den nationalen Rechtsvorschriften auf eine maximale Abflugmasse von 5 Kilogramm und eine Flughöhe von 100 Metern beschränkt. Diese Werte wurden im europäischen Recht nun auf 25 Kilogramm und 120 Metern erweitert. „Wir empfehlen UAS-Betreibern daher, den Flugbetrieb nach Möglichkeit innerhalb der Grenzen dieser ‚open category‘ zu gestalten. Geringe Änderungen im Betriebskonzept können beispielsweise oftmals den Übergang in die ‚specific category‘ vermeiden und so die Einholung einer Betriebsgenehmigung nicht erforderlich machen“, berichtet Friedl.

Wichtig für den Flugbetrieb ist auch, dass die Übergangsfrist für die nach nationalen Vorschriften ausgestellten Fluggenehmigungen mittlerweile abgelaufen ist. Daher ist für Flugeinsätze seit dem 02. Januar 2022 eine neue Betriebsgenehmigung erforderlich, der bei der Luftfahrtbehörde zu beantragen ist. Der Antrag hat dabei zwei Säulen: das Betriebskonzept und die Sicherheitsbeurteilung. Der UAV DACH-Vorstandsvorsitze erklärt: „Im Betriebskonzept sind aussagekräftige, stimmige und vollständige Ausführungen zur technischen Zuverlässigkeit des UAS, zur Kompetenz der Crew, zum Vermeiden von menschlichen Fehlern und über sichere Flugbetriebsverfahren sehr wichtig. Die Sicherheitsbeurteilung muss ebenso gewissenhaft gemacht werden und darf nicht ‚geschönt‘ oder ‚verbogen‘ werden.“

Fazit

Die Drohnenwirtschaft in Deutschland und Europa befindet sich wieder einmal im Wandel, doch „alles Lamentieren hilft nicht“, so Friedl. „UAS-Betreiber sind angehalten, sich mit den neuen Verfahren und Inhalten vertraut zu machen und gut überlegte Anträge bei den jeweiligen Landes- oder Bundesbehörden einzureichen. Die müssen wiederum möglichst schnell den Antragsstau abarbeiten und innerhalb angemessener Bearbeitungszeiten dem Antragsteller eine Rückmeldung geben.“ In vielen Fällen aber müssten sich UAS-Betreiber und Landesbehörden neu kennenlernen und gegenseitiges Vertrauen aufbauen, so Friedl, der sogleich eine Lösung dafür hat: „Ein geeignetes Mittel ist es beispielsweise, miteinander zu sprechen.“ (jr)

www.uavdach.org

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Um eine Freifläche, ein (Bau-)Gelände oder ein Gebäude möglichst genau und effizient zu vermessen, gibt es verschiedene Methoden. Nach wie vor gilt dabei die Vermessung auf dem Boden – beispielsweise mithilfe von Mobile Mapping-Verfahren per Fahrzeug oder Vermessungs-Rucksack – als die Methode, auf die zumeist zurückgegriffen wird. Seit den frühen 2010er Jahren hat sich jedoch nach und nach die Vermessung aus der Luft im Markt etabliert. Drohnen sind damit in der Branche auf dem Vormarsch. Besonders im Fokus sind dabei sogenannte RTK (Real-Time Kinematic)-Drohnen, die mittels Satellitennavigation und sogenannten geodätischen Empfängern die eigene Position präzise bestimmen können. Die RTK-Technologie nutzt dabei bekannte Navigationssysteme wie GPS, GLONASS oder Beidou und verbessert deren Genauigkeit mit einem speziellen stationären Empfänger, der als Referenzpunkt verwendet wird. So ist es möglich, die Positionsgenauigkeit von GPS, die oftmals mehrere Meter beträgt, auf eine absolute Genauigkeit von zwei bis drei Zentimetern zu erhöhen. Auf dieser Basis können in der Folge sehr genaue Flächen- und Volumenvermessungen durchgeführt werden.

DJI M30O mit P1 im Vermessungs- und Modellierungseinsatz auf der Großbaustelle. Foto: © DJI Co., Ltd.

DJI-Distributor und Enterprise-Partner

Zusätzlich zum Endkundengeschäft betreut Globe Flight auch ein deutschlandweites Netz an Fachhändlern aus der Vermessungsbranche. Das Unternehmen ist darüber hinaus nach eigenen Angaben der größte europäische Distributor für Industrie-Drohnen des Weltmarktführers DJI. Neben den DJI-Drohnen vertreibt das Unternehmen auch Zusatzkomponenten, Ladetechnik sowie Software von DJI. Ergänzt wird das Portfolio um Stand-Alone-Systeme anderer Hersteller, beispielsweise Action Cams, Monitore oder multifunktionale Transportlösungen.

„Als langjähriger DJI-Distributor und zertifizierter Enterprise-Partner verfügen wir über umfangreiche Erfahrung mit der gesamten Produktpalette und stehen in engem Kontakt zum Hersteller. So können wir unseren Kunden Drohnensysteme anbieten, die optimal auf Ihre Anwendungen abgestimmt sind“, berichtet Sebastian Saar, Sales Manager bei Globe Flight. Somit könne das Unternehmen bei technischen Fragen und kundenspezifischen Anpassung direkt auf die Expertise der DJI-Produktentwickler zurückgreifen. „Darüber hinaus bieten wir als erfahrener Schulungsanbieter theoretische und praktische Pilotentrainings für die unterschiedlichen Einsatzbereiche an“, führt der Sales Manager aus.

Komplettpakete für den direkten Start

Um den Kunden den Überblick über die verschiedenen Produkte von Globe Flight zu erleichtern, hat das Unternehmen insgesamt drei verschiedene Pakete, bestehend aus Drohne und Zusatzkomponenten, zusammengeschnürt. „Mit unserem ‚Drohnenset Vermessung – DJI P4 RTK‘ zum Beispiel haben wir ein Ready-To-Fly-Gesamtpaket zusammengestellt, mit dem Kunden mit allem benötigtem Zubehör ihre Vermessungsflüge direkt starten können“, berichtet Saar. Neben dem DJI P4 RTK-Fluggerät sind unter anderem auch ein Fernsteuersender mit Display, zwei intelligente Akku-Systeme für die Drohne, eine Transportbox und eine 16GB Micro SD-Speicherkarte Teil des Sets.

Die P4 RTK Drohne erfasst präzise Geodaten aus der Luft. Foto: © DJI Co., Ltd.

„Unser ‚Drohnenset Vermessung – DJI M300 RTK inkl. Zenmuse P1‘ hingegen gilt als neuer Standard für die gewerbliche Drohnenbranche“, so Saar, der ausführt: „Mit einer nach CE-Standard maximalen Reichweite von 8 Kilometern, einer Flugzeit von ca. 40 Minuten mit der Nutzlast und hoch entwickelten Flugsicherheitssystemen (z.B.: AirSense A-DSB Empfänger) ist dieses Paket insbesondere für langwierige und große Vermessungsflüge ausgelegt.“ Darüber hinaus ist die Lösung mit einem DJI Zenmuse P1-Kamerasystem ausgestattet, das einen Vollformat-Sensor mit austauschbaren Objektiven mit fester Brennweite auf einem auf drei Achsen stabilisierten Gimbal umfasst und damit speziell für Photogrammetrie-Flugeinsätze entwickelt wurde.

Das dritte Komplettpaket „Drohnenset Vermessung – DJI M300 RTK inkl. Zenmuse L1“ basiert ebenfalls auf der DJI M300 RTK-Drohne mit all ihren Mehrwerten, beinhaltet jedoch das Zenmuse L1-Kamerasystem. Saar berichtet: „Die Zenmuse L1 umfasst ein Livox LiDAR-Modul, eine hochpräzise IMU-Einheit sowie eine Kamera mit einem 1-Zoll-CMOS auf einem dreiachsigen Gimbal. Wird sie zusammen mit der M300 RTK und der Auswertesoftware DJI Terra eingesetzt, bildet die L1 eine Komplettlösung, die den ganzen Tag 3D-Daten in Echtzeit liefert.“ Dabei erfasse das System Details auch von komplexen Strukturen und liefere hochpräzise rekonstruierte Modelle. Sebastian Saar: „Mit LiDAR können schnell Punktwollen erzeugt werden, wobei der Laser, anders als eine Kamera, auch durch Vegetationsschichten hindurch Daten erfasst.“

Pakete erweitern und komplettieren

Der stationäre Empfänger erhöht die Genauigkeit der von der Drohne erfassten Geodaten. Foto: © DJI Co., Ltd.

Sind diese Komplettpakete für die Bedürfnisse des Kunden noch nicht ausreichend, lassen sich die Globe Flight-Hauptprodukte bei Bedarf mit weiteren Geräten, Systemen und Software-Produkten kombinieren und in ihrem Einsatzspektrum erweitern. „Zum Beispiel können Anwender ihre Lösung mit Zubehör für den Outdoor-Einsatz, beispielsweise dem Field-Monitor oder der Auswertesoftware DJI Terra, erweitern und komplettieren“, betont Saar. „Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang außerdem, dass Globe Flight insbesondere für Vermessungsaufgaben, bei denen nicht nur große Flächen abgedeckt, sondern auch größere Entfernungen überbrückt werden müssen, auch im Produktbereich Starrflügel-Drohnen, einige mit VTO-Fähigkeit, geeignete Lösungen wie das Atmos UAV – Marlyn von DJI anbietet.“ (jr)

www.globe-flight.de

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Speziell ausgerüstete Forschungsdrohne DexHawk während des Starts. Foto: DLR

Was passiert eigentlich, wenn die Funkverbindung zur Steuerung und Überwachung zu einer Drohne während eines Fluges unterbrochen wird? Können Drohnen bordautonom auch im dichten Verkehr fliegen? Und wie geht das? Mit diesen und anderen Fragen hat sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Projekt City-ATM beschäftigt. Die Forscher konzentrierten sich in diesem Zusammenhang darauf, Verkehrsszenarien zu untersuchen, in denen eine große Anzahl unterschiedlich ausgestatteter Drohnen gemeinsam und konfliktfrei in einem Luftraum betrieben werden. Ende 2021 fanden am Nationalen Erprobungszentrum für unbemannte Luftfahrtsysteme in Cochstedt die finalen Flugversuche mit mehreren Drohnen statt, bei denen die Forschenden die entwickelten Funktionalitäten demonstrierten.

„Üblicherweise werden Drohnen vom Boden gesteuert und kontrolliert. Das funktioniert beim Hobbypiloten mit einer Funkfernbedienung und bei ständigem Sichtkontakt zur Drohne“, berichtet Dr. Alexander Kuenz vom DLR-Institut für Flugführung. „Bei komplexeren Aufgaben für Drohnen kommen Bodenkontrollstationen zum Einsatz, wie sie auch im Projekt City-ATM entwickelt werden.“ Aufgaben einer solchen Bodenkontrollstation sind die Planung, Steuerung und Überwachung der Flüge. Der daraus resultierende Flugweg wird dann zur jeweiligen Drohne geschickt. Der Pilot überwacht vom Boden die Durchführung der Mission. Dabei unterstützt ihn das System, indem es unter anderem Konfliktsituationen mit anderem Verkehr erkennt und vermeidet. Die betroffenen Drohnen erhalten dann modifizierte Flugwege. Was aber passiert bei Problemen mit Bodenkontrollstationen, zum Beispiel wenn die Funkverbindung zur Drohne abreißt?

4D-Führungssystem

Um solche Fälle künftig bewältigen zu können, haben die DLR-Forscher im City-ATM-Projekt eine Drohne exemplarisch mit neuen Funktionen ausgestattet, die den bordautonomen Flug im dichten Verkehr ermöglichen. Eine wichtige Voraussetzung dabei: die Drohne muss ihre eigene Flugbahn selbstständig berechnen und im Bedarfsfall eigenständig umplanen können. Außerdem wurde sie mit einem bisher weltweit einzigartigen 4D-Führungssystem ausgestattet. Dieses erlaubt ihr, einer Flugbahn präzise in den drei räumlichen Dimensionen sowie zeitlich (vierte Dimension) zu folgen.

Vorbereitung der City-ATM-Flugversuche am Flughafen Cochstedt. Foto: DLR

Auf diese Weise kann die Drohne im Voraus erkennen, wann sie wo sein wird – und potenziell gefährliche Annäherungen mit umgebendem Flugverkehr frühzeitig umgehen und vermeiden. Die für diese Funktion notwendigen Informationen über den gleichzeitig stattfindenden Flugverkehr, beispielsweise die zivile Luftfahrt, andere Drohnen oder Segelflieger, erhält die Drohne im City-ATM-System von einem Tracking-Server der Deutschen Flugsicherung (DFS). Der Server sammelt entsprechende Verkehrsdaten, wertet diese aus und stellt sie der Drohne zur Verfügung. „Andere Hindernisse, wie zum Beispiel Bäume, Masten oder Hügel, werden von der Drohne selbstständig über LiDAR-Sensoren detektiert, die stetig den Raum vor der Drohne mit 3D-Lasern abtasten“, erklärt Kuenz. „Ein Softwaremodul zur Konflikterkennung und -vermeidung an Bord plant dabei den Flugweg der Drohne bei Bedarf um etwaige Hindernisse herum.“

Realtest im Erprobungszentrum Cochstedt

Um die entwickelte Lösung im Betrieb zu testen, führten die Forscher im Dezember 2021 am Nationalen Erprobungszentrum in Cochstedt Flugversuche mit mehreren Drohnen durch. Mit der Experimentaldrohne DexHawk konnten dabei die neuen 4D-Führungsfunktionen erfolgreich validiert werden: die Drohne folgte der vorgesehenen Flugbahn präzise. Mit der installierten LiDAR-Sensorik tastete die Drohne im Betrieb einen Lichtmast als Beispiel für ein Hindernis ab, das Ergebnis visualisierten die Forscher zu Kontrollzwecken auf der Bodenkontrollstation. Um das City-ATM-System in einem möglichst dichten Verkehrsszenario zu testen, ergänzten die Wissenschaftler die realen Drohnen vor Ort zusätzlich mit virtuellen Drohnen. Die Forschungsdrohne sollte in diesem Szenario also in einer Mischung aus realem und virtuellem Drohnenverkehr selbstständig ihre geplante Mission abfliegen und dabei Konflikte mit dem umgebenden Verkehr erkennen und selbstständig vermeiden. Außerdem demonstrierten die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Flugsystemtechnik mit einer weiteren Experimentaldrohne ein neues Betriebskonzept, um Flüge außerhalb der Sichtweite des Piloten unter den 2021 neu eingeführten rechtlichen Rahmenbedingungen zu ermöglichen. Dies ist eine wichtige Grundlage für den zukünftigen Betrieb von Drohnen im urbanen Umfeld.

Flugversuche mit realen und virtuellen Drohnen. Foto: DLR

Um darüber hinaus zu untersuchen, welche Menge an Drohnen mit dem entwickelten City-ATM-System realistisch möglich wäre, berechneten die Forscher im Dezember in Laborversuchen ein besonders komplexes Szenario mit schwierigen Bedingungen, in dem jede Drohne in eine andere Richtung flog und ein Mindestabstand von 20 Metern zwischen den Drohnen gefordert war. Dabei kamen im Labor zur Konflikterkennung und -vermeidung die gleichen Softwaremodule wie auch in den Flugversuchen zum Einsatz. Es zeigte sich, dass mit den entwickelten Systemen aus City-ATM Flugszenarien möglich sind, bei denen in einem Quadratkilometer auf gleicher Höhe bis zu 85 Drohnen gleichzeitig sicher und effizient operieren können. (jr)

www.dlr.de

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Seit September 2021 werden Drohnen sowie sogenannte U-Space-Dienste im Hamburger Hafen unter Realbedingungen ausführlich getestet. Damit entstand Deutschlands erster Reallabor für Drohnenflüge. Foto: Droniq

Insgesamt 430.700 Drohnen fliegen nach Angaben des Bundesverbandes der Deutschen Luftverkehrswirtschaft in Deutschland – Tendenz steigend. Zwar werden etwa 385.500 Fluggeräte für private Zwecke genutzt, doch auch der kommerzielle Drohnenmarkt wächst beständig. Um diese immer weiter steigende Anzahl von Drohnenflügen auch zukünftig noch zuverlässig erfassen und koordinieren zu können, wird über dem Hamburger Hafen seit September 2021 deutschlandweit erstmals ein Drohnen-Luftraum (U-Space) unter Realbedingungen erprobt. Anfang Dezember 2021 gaben die Projektverantwortlichen bekannt, dass der Aufbau des U-Space abgeschlossen sei. Die zentrale Erkenntnis dabei: Das U-Space-Konzept der EU funktioniert auch in der Praxis. Die aus dem Projekt resultierenden Handlungsempfehlungen für die Umsetzung künftiger U-Spaces werden aktuell durch den Fördergeber, das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), geprüft und im kommenden Jahr vorgestellt. Das Reallabor wurde von der Deutschen Flugsicherung (DFS) gemeinsam mit der Tochtergesellschaft Droniq umgesetzt.

Zu den im U-Space zu erbringenden Diensten zählt unter anderem der Traffic Information Service. Dieser informiert Drohnenbetreiber über anderen Flugverkehr in der Nähe ihrer Drohne. Ein weiterer Dienst, der Flight Authorisation Service, stellt sicher, dass es zu keinen räumlichen und zeitlichen Überschneidungen autorisierter Drohnenflüge im U-Space kommt. Weitere obligatorische Dienste sind der Geo-Awareness Service für die Belieferung des Drohnenbetreibers mit Informationen über den Luftraum und mögliche Beschränkungen sowie der Network Identification Service, der Identifizierungsdaten der UAS bereitstellt und an autorisierte Nutzer weitergibt.

Prozessautomatisierung und Einbindung der Behörden erforderlich

Eine weitere im Rahmen des Reallabors gewonnene Erkenntnis: Zur schnellen und effizienten Abwicklung von Drohnenflügen im U-Space müssen die hierfür angewendeten Prozesse weitgehend automatisiert sein. Das betrifft unter anderem die Prüfung von Fluganträgen. Hier muss unter anderem sichergestellt werden, dass der durch einen Drohnenpiloten beantragte Flug sich nicht mit anderen Flügen überschneidet. Daneben bedarf es bei der Einrichtung von U-Spaces der Unterstützung der lokalen Behörden und der Berücksichtigung örtlicher Interessen. Diese müssen nicht nur bei der Einrichtung eines U-Space, sondern auch bei dessen Betrieb über die aktuellen Vorgänge informiert sein, um z. B. bei Rückfragen Dritter zum stattfindenden Drohnenflug auskunftsfähig zu sein.

Angeboten werden die U-Space-Dienste von einem U-Space Service Provider. Dieser koordiniert den Drohnenverkehr im U-Space. Diese Rolle übernahm die Droniq bei dem Projekt. Dafür nutzte sie das von ihr vertriebene und von der DFS entwickelte Verkehrsmanagementsystem für Drohnen (UTM). Die dafür benötigten Informationen stellte im U-Space Reallabor der Single Common Information Service Provider (SCISP) bereit. Dazu zählte unter anderem die Bereitstellung von Flugverkehrsdaten der bemannten Luftfahrt. Gemeinsam mit den Verkehrsdaten der Drohnen konnte so ein kombiniertes Luftlagebild zur Verfügung gestellt werden. Die Rolle des Common Information Service Provider hat im Reallabor die DFS übernommen.

Ableitung von Handlungsempfehlung und Entwicklung von U-Space-Blaupause

Die europäische U-Space Verordnung soll Anfang 2023 in nationales Recht überführt werden. Die von Droniq und der DFS im Rahmen des U-Space Reallabors gewonnenen Erfahrungen und die darauf basierenden Handlungsempfehlungen werden eine Grundlage für die nationale Umsetzung von U-Space-Lufträumen bilden. Die Ergebnisse werden im kommenden Jahr vorgestellt. Die ersten U-Spaces sollen perspektivisch ab 2023 in Deutschland entstehen.

Die Umsetzung des Reallabors erfolgte mit mehreren lokalen Projektpartnern. Dazu zählen die Hamburg Port Authority AöR (HPA), die HHLA Sky GmbH, die Behörde für Wirtschaft und Innovation Hamburg, Hamburg Aviation sowie das Projektkonsortium UDVeo. Bei der Realisierung der Drohnen-Flüge innerhalb der Kontrollzonen waren zudem die DFS Tower-Lotsen mit eingebunden. Das BMVI fördert mit knapp 500.000 Euro die Einrichtung des bundesweit ersten U-Space-Reallabors. Das Projekt ist Teil des von Bundesminister Scheuer im Mai 2020 vorgestellten Drohnen-Aktionsplans. (jr)

www.hafen-hamburg.de

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Start des mdMAPPER1000DG von Microdrones. Insgesamt beflog die geoplane Ingenieursgesellschaft mbH das Auftragsgebiet in 40 Minuten in einer Höhe von 65 Metern und mit einer Auflösung von 8,4 Millimetern. Foto: geoplana Ingenieurgesellschaft mbH

Baustellen sind per se eine komplexe Angelegenheit, bei denen ein Zahnrad ins andere greifen muss, damit alles planmäßig funktioniert. Gibt es Ungenauigkeiten bei Planung oder Ausführung, gleicht das in vielen Fällen einer Katastrophe. Das Zauberwort im Rahmen von Baustellen heißt also Präzision. Doch wie kann ich im laufenden Bauprozess eben diese Ansprüche sicherstellen? Wie kann ich den Baufortschritt überwachen und gleichzeitig überprüfen, ob alle Arbeitsschritte planmäßig durchgeführt oder ob alle Abstände eingehalten worden sind?

Ausschnitt aus der Flugplanung: Die Bildausschnitte zeigen die unterschiedlichen Flugbereiche, links mit höherer Querüberlappung aufgrund der Bebauung, rechts weniger Querüberlappung wegen einfacher Feldlage. Foto: geoplana Ingenieurgesellschaft mbH

Diese Fragen stehen auch für die pirker + pfeiffer Ingenieure GmbH & Co. KG aus Münsingen im Rahmen ihrer Bauprojekte im Fokus. Für die Bestandsvermessung sowie Höhenaufnahmen des geplanten Baugebiets Rucken mit einer geforderten Höhengenauigkeit von 2 bis 3 Zentimetern hat das Unternehmen die geoplana Ingenieurgesellschaft mbH für Photogrammetrie, Bildmessflug und Vermessung beauftragt. Diese nutzte im Projekt auf der Gemarkung Feldstetten den mdMAPPER1000DG vom Highend-Drohnenhersteller Microdrones, der unter anderem mit einer Sony RX1R II-Kamera sowie einem Applanix APX-15 UAV DG-Inertialsystem ausgestattet ist. Für die Erstellung eines digitalen Geländemodells (DGM), eines topographischen Lageplans sowie von True-Orthophotos kamen außerdem die Softwarelösungen Agisoft Metashape Professional 1.7.6 sowie DAT/EM SummitEvolution 7.7 zum Einsatz. Geplant wurde der Drohnenflug mithilfe der Microdrones-Flugplanungssoftware mdcockpit.

Projektvorbereitung

Das im Projekt zu vermessende Gebiet besteht aus einem ebenen, gleichmäßigen Gelände mit leichter Bebauung am westlichen Befliegungsrand. Damit die Oberfläche des Gebietes ohne störenden Bewuchs aufgenommen werden konnte, sollte der Bildflug nach der Ernte der bis dahin noch bewirtschafteten Ackerfläche erfolgen. Dadurch entstand eine Wartezeit von einem halben Jahr. Ende Oktober 2021 fand das Treffen zwischen pirker + pfeiffer und geoplana vor Ort statt.

Vor Flugbeginn legte der Auftraggeber neun Signaltafeln (40×40 Zentimeter) als Pass- sowie drei weitere als Kontrollpunkte aus und maß diese anschließend mit Tachymeter und Nivellement terrestrisch auf. Darüber hinaus wurden die 3D-Koordinaten der Signaltafeln als Grundlage für die Aerotriangulation und spätere Modellierung bestimmt. Außerdem beantragte geoplana im Rahmen der Flugvorbereitung eine Aufstiegserlaubnis beim zuständigen Regierungspräsidium Stuttgart sowie eine geografische Erlaubnis beim nur 1,5 Kilometer entfernten Flugplatz.

Ausschnitt aus der Auswertung des digitalen Geländemodells mit SummitEvolution von DAT/EM. Dabei wurden u.a. das Höhenraster, topographisch markante Punkte, Bruchkanten, Aussparungsflächen und Umfassungslinien eingemessen. Foto: geoplana Ingenieurgesellschaft mbH

Auf Grund der randlichen Bebauung wurde das Befliegungsgebiet mit zwei unterschiedlichen Querüberdeckungen in der mdcockpit-Software von Microdrones geplant. Der östliche Teil wurde mit einer Längs- und Querüberdeckung von 80/40 Prozent geplant, der westliche Teil mit beginnender Bebauung mit 80/60 Prozent. Die höhere Überdeckung ermöglicht die Erstellung hochwertiger True-Orthophotos und damit eine bessere Sichtbarkeit der Flächen zwischen den bereits gebauten Häusern. Insgesamt führte geoplana den Flug innerhalb von knapp 40 Minuten in 13 Streifen mit 921 Aufnahmen aus einer Höhe von 65 Metern durch. Die Bodenauflösung lag dabei bei 8,4 Millimetern. Aufgrund der Größe der Fläche und der damit verhältnismäßig langen Flugzeit plante geoplana einen Zwischenstopp ein, um den Akku des mdMAPPER1000DG zu wechseln. Dabei kam den Befliegungsspezialisten ein besonderes Microdrones-Feature zugute: die Flugplanungssoftware mdcockpit erlaubt ein Pausieren und Wiederstarten der Mission, sodass ein Akkutausch am Boden problemlos möglich ist.

Ausschnitt der hochlösenden Punktwolke mit circa 150 Punkten pro Quadratmeter. Diese ist Grundlage für das digitale Oberflächenmodell sowie für weitere Anwendungen wie beispielsweise ein digitales Geländemodell. Foto: geoplana Ingenieursgesellschaft mbH

Modellerstellung mit Metashape Professional

Nachdem geoplana den Flug durchgeführt und die aufgenommenen Daten vor Ort nochmals auf ihre Genauigkeit und Richtigkeit überprüft hatte, fügte die Ingenieurgesellschaft aus Marbach-Rielingshausen die Bilder mittels Verknüpfungspunkten zu einem Bildverband zusammen (Alignment). Der Rückprojektionsfehler lag dabei bei 0,7 Pixeln. Zur Bestimmung der äußeren Orientierung wurden außerdem die Passpunkte in Bildern gemessen. Auch wurde die Orientierung der Kameradaten für die spätere Stereo-Auswertung mit SummitEvolution von DAT/EM exportiert.

Basierend auf der inneren und äußeren Orientierung konnte geoplana nun die Punktwolke für das Projektgebiet berechnen. Diese ist die Grundlage für das geforderte digitale Oberflächenmodell (DOM), welches wiederum als Grundlage für die Erstellung von True-Orthofotos dient. Nach Filterungen und Klassifizierungen können aus der Punktwolke (DOM) außerdem noch andere Anwendungen geschaffen werden, beispielsweise ein DGM.

www.geoplana.de

www.pirker-pfeiffer.de

www.microdrones.com

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