Mit Drohnen die Alpen vermessen

Drohnen sind eine günstige Alternative zu bemannten Flugzeugen, etwa bei Kontrollflügen im Hochgebirge. Eine Machbarkeitsstudie zeigt nun: Mit Hilfe von Drohnen kann man die Schneehöhe exakt bestimmen.

Modell-Hubschrauber und Flächenflieger gehören zur Drohnenflotte am Institut für Naturgefahren in Innsbruck. Die Hubschrauber-Drohnen werden für unwegsames Gelände eingesetzt, während die Flieger-Drohnen für die Kartierung größerer Flächen herangezogen werden.

Sie haben eine Spannweite von 1,6 Metern und können bis zu 45 Minuten in der Luft bleiben. Die Modell-Flieger sind mit einem GPS-Sender ausgestattet und in ihrem Rumpf ist eine Digitalkamera eingebaut. Alle Änderungen wurden von der Luftfahrtbehörde zertifiziert, erzählt der Geograph Marc Adams.

Die Digitalkamera schießt alle 0,8 Sekunden ein Bild und liefert somit Daten in hoher Auflösung zu geringen Kosten. Die Flugdurchführung passiert automatisch. Vorab werden bestimmte Wegpunkte gesetzt, die dann nacheinander von der Drohne abgeflogen werden, beschreibt Adams.

Man lässt die Drohne eine bestimmte Fläche im Raster abfliegen. Das Ergebnis sind dann an die 1.500 sich überlappende Einzelbilder. „Fügt man diese sich überlappenden Bilder zusammen, dann blickt man aus mindestens zwei Perspektiven auf jeden Punkt. Das ist vergleichbar mit dem menschlichen Sehen.“ Durch die zwei Perspektiven auf den jeweiligen Punkt, kann dieser dreidimensional rekonstruiert werden.

Schneehöhenmessung mit Drohnen

Aus der daraus entstehenden Punktewolke können die Geländehöhen errechnet werden. Aufnahmen aus dem Sommer dienen als sogenannte Nullfläche, als Referenzfläche für den Winter. Verrechnet man die beiden Bilder ergibt sich daraus die aktuelle Schneehöhe. Und das ziemlich exakt, wie die aktuelle Machbarkeitsstudie des Schweizer Instituts für Schnee- und Lawinenforschung und des Instituts für Naturgefahren des Bundesforschungszentrums für Wald zeigt.

Parallel zur Berechnung via Luftaufnahmen durch Drohnen maßen die Wissenschaftler die Schneedecke manuell und mit Laserscanner. In Gebieten mit Wiesen und Felsen waren die Messungen mit der Drohne sehr genau. Weist die Vegetation Sträucher und hohes Gras auf, stimmen die Daten auch relativ gut überein, sind allerdings weniger exakt. Denn diese Vegetation ist im Sommer bis zu einem halben Meter hoch. Der Schnee drückt im Winter die Vegetation zu Boden und es entsteht eine schneefreie Schicht unter der Schneedecke. Bei den Luftbildern wird die Schneehöhe daher oft unterschätzt, bei den manuellen Messungen zu hoch angegeben.

Einsätze abseits von Schnee und Eis

Die Drohnen rücken nicht nur zur Schneeberechnung aus. Vergangenen Sommer hat es Murenabgänge und Überschwemmungen im Tiroler Sellrain-Tal gegeben. Auch hier war die Drohne eine günstige und flexible Alternative zu bemannten Flügen, sagt Marc Adams.

„In dem Fall war es für die Wildbachverbauung sehr interessant zu wissen, wo genau es zu Ablagerungen gekommen ist und wo der Wildbach Gelände abgetragen hat.“ Durch Verrechnung mit Orthofotos aus dem Bestand des Landes Tirol konnte die Höhe dieser Ablagerungen und Abtragungen bestimmt werden. Bereits zwei Tage nach der Naturkatastrophe waren die umgebauten Modellflieger im Einsatz und lieferten flexibel und kostengünstig Informationen.

Juliane Nagiller, Ö1 Wissenschaft

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