Großflächige Waldbefliegung mit VTOL-Drohne

VTOL steht für Vertical Take-Off and Landing. VTOL-Drohnen starten und landen senkrecht wie ein Hubschrauber, fliegen im Reiseflug aber wie ein Flächenflieger und können dadurch deutlich größere Distanzen zurücklegen. Multirotor-Drohnen halten typisch 25 bis 45 Minuten in der Luft und decken ein bis zwei Kilometer Reichweite ab. VTOL-Systeme schaffen Flugzeiten von 60 bis 120 Minuten und decken pro Akkuzyklus mehrere Quadratkilometer ab.

Wirtschaftlich wird der VTOL-Einsatz typisch ab rund 100 Hektar zusammenhängender Fläche. Unterhalb dieser Schwelle erreicht eine moderne Multirotor-Drohne mit RTK das Ziel meist günstiger, weil Aufbauzeit und Genehmigungsaufwand geringer sind. Bei sehr unzugänglichen Gebieten, langgezogenen Korridoren wie Trassen oder Pipeline-Verläufen, oder wenn ein Tagesablauf in einer Befliegung erforderlich ist, kann sich VTOL auch bei kleineren Flächen lohnen.

BVLOS steht für Beyond Visual Line of Sight, also Flugbetrieb außerhalb der Sichtweite des Piloten. Bei großen Waldflächen ist eine Befliegung nahezu unmöglich, ohne dass die Drohne zwischenzeitlich aus dem Sichtfeld verschwindet. Die EU-Drohnenverordnung 2019/947 verlangt für solche Flüge eine Betriebsfreigabe in der speziellen Kategorie beim Luftfahrt-Bundesamt, gestützt auf eine SORA-Risikobewertung. Anbieter mit bestehender LUC-Zertifizierung oder PDRA-Standardszenario sind deutlich schneller einsatzbereit als bei Einzelfallgenehmigung.

Die GSD hängt von Flughöhe und Sensor ab. Mit einer 42-Megapixel-Vollformatkamera bei 300 Meter Flughöhe sind GSD-Werte unter 5 cm pro Pixel üblich. Wer 2 bis 3 cm pro Pixel braucht, fliegt niedriger oder nutzt eine längere Brennweite, was die Flächenleistung pro Tag senkt. Für Forstinventur reichen 5 bis 10 cm GSD meist aus, für Borkenkäfer-Früherkennung sind 3 bis 5 cm sinnvoll, für Einzelbaumdetektion in dichten Beständen können 2 cm nötig werden.

Standardmäßig liegt die Obergrenze bei 120 Meter über Grund (AGL). Für großflächige Waldbefliegungen wird über eine NOTAM (Notice to Airmen) regelmäßig eine Höhenfreigabe bis 300 Meter AGL erteilt, was die Streifenbreite vergrößert und die Befliegungsdauer reduziert. Diese Freigabe wird mit der Deutschen Flugsicherung und der Luftfahrtbehörde des Landes abgestimmt und kann je nach Region und Genehmigungsstand mehrere Werktage in Anspruch nehmen.

Mit einer modernen VTOL-Drohne und Höhenfreigabe bis 300 Meter AGL sind 3.500 Hektar in zwei Flugtagen realistisch, vorausgesetzt die Lichtverhältnisse passen und das Wetter mitspielt. Pro Tag sind dabei mehrere Flüge erforderlich, um Akkuwechsel und Datensicherung einzuplanen. Bei einer Standard-Höhe von 120 m AGL würde dieselbe Fläche eher fünf bis sieben Flugtage benötigen. Die Auswertung der typisch 10.000 bis 15.000 Bilder benötigt anschließend rund eine Woche.

Bei sehr großen, weit verstreuten oder zeitkritischen Flächen ab mehreren tausend Hektar sind bemannte Befliegungen nach wie vor Standard, vor allem für Landesbefliegungen oder forstwirtschaftliche Großgebiete. VTOL-Drohnen sind häufig flexibler, kostengünstiger und bei kurzen Wetterfenstern oder kleinteilig zerstreuten Gebieten besser einsetzbar. Die Genauigkeit reicht für die meisten forstlichen und ökologischen Auswertungen aus, insbesondere wenn höhere GSD gefragt ist als bei einer typischen Landesbefliegung mit 20 cm Auflösung.

RGB-Kameras liefern die Grundlage für Orthofoto und Photogrammetrie und sind ausreichend für Bestandsdokumentation, Flächenkartierung und Sturmschäden. Multispektral-Sensoren wie RedEdge oder Altum erkennen Vitalität und Stressindikatoren über Vegetationsindizes wie NDVI oder NDRE und sind Standard für Borkenkäfer- und Trockenstresskartierung. UAV-LiDAR durchdringt das Kronendach und liefert ein digitales Geländemodell unter dem Wald, ist aber in Anschaffung und Auswertung deutlich aufwendiger und macht erst ab größeren Flächen wirtschaftlich Sinn.

Standard sind GeoTIFF für Orthofoto und Höhenmodelle, LAS oder LAZ für die Punktwolke, Shapefile oder GeoPackage für vektorielle Auswertungen wie Bestandsgrenzen oder Schadflächen. Forstspezifische Datenpakete enthalten zusätzlich NDVI- und NDRE-Karten, Einzelbaum-Detektionen und Bestandsstrukturparameter wie Höhenklassen oder Kronenschluss. Die Übergabe erfolgt typisch in ETRS89/UTM mit Höhenbezug DHHN2016 oder im jeweiligen Landesbezugssystem auf Anfrage.

Das Drohnen-Unternehmen ist gesetzlich verpflichtet, eine Drohnen-Haftpflichtversicherung mitzuführen, die Personen-, Sach- und Vermögensschäden abdeckt. Bei BVLOS-Operationen wird typisch eine deutlich höhere Deckungssumme verlangt als im Standardbetrieb, üblich sind 5 bis 10 Mio. Euro. Auftraggeber sollten sich den Versicherungsschutz vor Beauftragung schriftlich nachweisen lassen. Bei Auswertungsfehlern haftet der Anbieter im Rahmen seiner Berufshaftpflicht für die zugesicherten Genauigkeitswerte.