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Berlin, 12.01.2010: Sie sind unbemannt, haben vier Rotoren und machen präzise, fotografische Aufnahmen von dem Land, das sie überfliegen. Normalerweise kommen die so genannten Quadrokopter bei Militär und Geheimdienst zum Einsatz. Das Institut für Pflanzenbauwissenschaften der Humboldt-Universität (HU) zu Berlin hat sie nun für die zivile Nutzung entdeckt. Es plant die Drohnen als preiswerte Fernerkundungstechnologie für die exakt dosierte Nährstoffversorgung von Ackerflächen einzusetzen.


Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Vorhaben mit knapp 450.000 Euro. „Überdüngung kann zu erheblichen Schäden in der Der Begriff der Umwelt ist geprägt durch die anthropogene Sichtweise des Menschens. Umwelt ist danach definiert, als dem Menschen umgebende Medien (Wasser, Boden, Luft usw.) und aller darin lebenden Organismen.Umwelt führen. Besonders Gewässer drohen durch den überhöhten Eintrag von Dünger zu kippen“ , betont DBU-Generalsekretär Dr. Fritz Brickwedde. „Mit dem neuen System können Landwirte Bodendaten schnell und flexibel erheben und die Düngung an die lokalen Erfordernisse anpassen.“

Strukturen und Muster im Boden geben Aufschluss über Fruchtbarkeit

Viel hilft viel – ein Motto, das auf die Nährstoffversorgung von Ackerflächen nicht zutrifft. Der Einsatz von Düngemitteln sollte genau auf die Ansprüche der Böden abgestimmt werden. Die Voraussetzung dafür ist, dass Landwirte die Beschaffenheit ihrer Anbaugebiete genau erheben, denn Ackerland besteht aus unterschiedlich fruchtbaren Bereichen. „Das liegt etwa an der unterschiedlichen Bodenfeuchte oder dem jeweiligen Humusgehalt“, erklärt Dr. Holger Wurl, DBU-Fachreferent für umweltgerechte Landnutzung und Der Begriff Nachwachsende Rohstoffe stammt aus der Zeit der Ölkrise in den siebziger Jahren, in der sich erstmals die Verknappung der fossilen Rohstoffe (Erdöl, Kohle, Erdgas usw.) abzeichnete und eine Diskussion in Gang setzte, die sich für alternative Energie- und Rohstoffquellen aus erneuerbaren Quellen aussprach. nachwachsende Rohstoffe. Der erste Schritt sei, den Boden ist ein Teil der belebten obersten Erdkruste. Boden auf seine Höhen und Tiefen, Strukturen und Muster zu untersuchen. „Aber auch der Ernährungszustand der Pflanzen muss dokumentiert werden“, so Wurl. Dies lasse sich beispielsweise über die Färbung der Pflanzen ermitteln. Eine Technik, die dazu künftig die nötigen Daten liefern könne, sei die Fernerkundung mit Quadrokoptern.

Fotografien werden am Feldrand bearbeitet

Wie kleine ferngesteuerte Hubschrauber muss man sich die Flugobjekte vorstellen. Mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80 Stundenkilometern schweben sie rund 70 Meter über der Erdoberfläche und nehmen Fotos von Boden und Pflanzen im sichtbaren und im nahen Infrarot-Bereich auf. Mit dem System werden Daten aber nicht nur gewonnen, sondern direkt am Feldrand mit der entsprechenden Software weiter verarbeitet. „Bereits nach wenigen Minuten hat der Bauer ein aus vielen einzelnen Fotografien zusammengesetztes Bild in der Hand, mit dem er dann ins Feld gehen und auf Basis der gesammelten Daten Bodenproben nehmen kann“, erklärt Prof. Dr. Ruprecht Herbst vom Institut für Pflanzenbauwissenschaft der HU Berlin. Bereits am nächsten Tag könnten Landwirte dann entscheiden, wie sie ihr Land optimal düngen. „Auf diese Weise werden Pflanzen bedarfsgerecht und standortangepasst versorgt“, so Brickwedde. Der Vorteil für die Umwelt: Deutlich weniger Nährstoffe gelangen in Boden, Wasser ist eine Verbindung von zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom. Die Bezeichnung Wasser wird v.a. für den flüssigen Aggregatzustand verwendet, im festen, also gefrorenen Zustand wird es Eis genannt, im gasförmigen Zustand Wasserdampf Wasser bedeckt rund 2/3 der Erdoberfläche und befindet sich in einem ständigen Kreislauf.Wasser und Die Luft besteht hauptsächlich aus den Gasen Stickstoff (ca. 78 Vol.-%), Sauerstoff (ca. 21 Vol.-%), ca. 0,03 Vol.-% Kohlendioxid, unterschiedlichen Edelgasen (weniger als 1 Vol.-%) sowie verschiedenen Schadstoffen. Luft. Vor allem die Natur am Rand landwirtschaftlicher Nutzflächen wird weniger beeinträchtigt. „Zudem können Landwirte ihre Der Begriff Ressourcen bezeichnet die Gesamtheit aller natürlichen Rohstoffe oder Mittel um bestimmte Aufagben zu lösen.Ressourcen sparsamer einsetzen und ihre Kosten so deutlich reduzieren“, betont der DBU-Generalsekretär.

Erste Testflüge demnächst in Brandenburg und Thüringen

In einen einfachen Aluminiumkoffer soll die Technik passen. Gestellt und bedient wird sie von geschulten Dienstleistern. „Die Flugstrecken werden vorab programmiert. Vor Hindernissen stoppen die Quadrokopter automatisch bzw. umfliegen diese. Und auch die Höhenkontrolle geschieht vollkommen autonom“, schildert Prof. Dr. Verena Hafner vom Institut für Informatik der HU Berlin. Die von ihr geleitete Forschergruppe für Kognitive Robotik ist im Ein Projekt ist ein zeitlich begrenztes Entwicklungsvorhaben zum Lösen von Problemen, deren Erfüllung eine Organisation erfordert, die die Umsetzung der Aufgaben plant, steuert, durchführt und kontrolliert. Projekt für die Navigation der Drohnen zuständig. Auch komplizierte Aktionen wie Starten und Landen soll der Quadrokopter bei Bedarf selbstständig ausführen können. „Trotzdem muss eine Person immer am Feldrand stehen bleiben und bei Bedarf in die Steuerung eingreifen“, erläutert Hafner. Erste Testflüge finden demnächst in landwirtschaftlichen Betrieben in Brandenburg und Thüringen statt.

"Preiswert, schnell und flexibel einsetzbar" - weitere zivile Einsatzmöglichkeiten denkbar

Bilderkundung mittels modernster Satellitentechnik oder von Flugzeugen aus sind zwei Techniken, die in der Oberbegriff für gewerblichen Pflanzenanbau und Tierhaltung. Landwirtschaft bereits Einzug gehalten haben. Auch mit diesen Methoden können Daten gewonnen werden, um jede Teilfläche innerhalb eines Feldes mit genau der Menge an Nährstoffen zu versorgen, die nötig ist. Allerdings sind Systeme der Fernerkundung per Satellit und Flugzeug in der Praxis hauptsächlich dazu geeignet, großflächig Daten zu erheben. „Der Vorteil der Quadrokopter liegt darin, dass sie preiswert, schnell und flexibel einsetzbar sind“, sagt Brickwedde. „Daher können vor allem kleine und mittelständische Betriebe von den Projektergebnissen profitieren.“ Nicht zuletzt seien weitere zivile Einsatzmöglichkeiten für die unbemannten Flugobjekte denkbar: „Z um Beispiel für Monitoringaufgaben im Umwelt- und Unter Naturschutz versteht man alle Maßnahmen zum Erhalt und zur Förderung von wildlebenden Arten (Pflanzen und Tiere), ihrer Lebensgemeinschaften und natürlicher Lebensgrundlagen sowie zur Sicherung von Landschaften unter natürlichen Bedingungen.Naturschutz“, so Brickwedde.

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