Aus dem Fachwissen · Forst

Waldvermessung mit Drohne und LiDAR

Verlässliche Geodaten bei Vegetation und komplexem Gelände

Waldvermessung mit Drohne ersetzt zunehmend klassische Bodenaufnahmen - vor allem dort, wo Bewuchs, Gelände und Größe der Fläche eine effiziente Erfassung am Boden erschweren. UAV-LiDAR liefert Höhenmodelle auch unter Baumkronen, UAV-Photogrammetrie deckt großflächige Bestandsaufnahmen wirtschaftlich ab. Welches Verfahren passt, hängt vom Anwendungsfall ab - von der Forstinventur über Schadensmonitoring bis zur DGM-Erstellung im Forstwegebau.

Vorher Nachher

Anwendungsfälle der Waldvermessung mit Drohne

Bevor die Frage nach Verfahren und Genauigkeit beantwortet werden kann, steht der Einsatzzweck. Die häufigsten Anwendungen in Forst und Naturschutz:

Warum LiDAR im Wald?

Der entscheidende Vorteil von UAV-LiDAR in bewachsenen Gebieten ist die Vegetationsdurchdringung. Während Kameras nur die obere Kronenschicht abbilden, treffen Laserstrahlen durch Lücken im Blattwerk auf tiefere Schichten und schließlich auf den Boden. Aus jedem Laserpuls entstehen mehrere Returns(Mehrfachechos) - der erste Return liegt auf der Krone, der letzte typischerweise am Boden.

Diese Mehrfachechos sind der technische Schlüssel zur Forst-Anwendung: Erst sie erlauben es, Vegetationsoberfläche und Geländeoberfläche sauber voneinander zu trennen. So entstehen drei nutzbare Datenprodukte aus einem einzigen Flug:

• DOM(Digitales Oberflächenmodell) - die Kronendach-Oberfläche
• DGM(Digitales Geländemodell) - der Boden unter dem Bewuchs
• CHM(Canopy Height Model) - die Differenz beider, also die Bestandshöhe pro Punkt

LiDAR arbeitet zudem unabhängig von Lichtverhältnissen. Diffuses Licht, Schatten oder wechselnde Beleuchtung beeinflussen die Datenqualität kaum - Befliegungen sind in langen Zeitfenstern möglich.

Was unterscheidet einen guten LiDAR-Sensor?

Welche Genauigkeit braucht meine Waldvermessung?

Eine grobe Orientierung, welche Genauigkeit für welche Anwendung sinnvoll ist:

Survey-Grade-LiDAR-Systeme erreichen bei Flughöhen von 100 bis 120 m heute Genauigkeiten von rund 2 bis 3 cm - also durchaus den GNSS-Bereich. In den meisten Forst-Anwendungsfällen ist diese maximale Genauigkeit aber nicht entscheidend. Wichtiger ist, dass die Daten relativ konsistent über die gesamte Fläche sind und reproduzierbar erhoben werden können.

Drohnenvermessung vs. klassische Waldvermessung

Klassische Forstvermessung am Boden ist genau und etabliert, aber zeitaufwendig: Stichprobenpunkte werden manuell eingemessen, Bestandshöhen mit Dendrometer oder Vertex-Gerät erfasst, Holzvorräte über Probekreise hochgerechnet. Pro Tag schafft ein Trupp typischerweise 5 bis 15 Hektar.

Eine Drohnenbefliegung erfasst dieselbe Fläche in einer einzigen Stunde - und liefert dabei nicht nur Stichproben, sondern eine flächendeckende Aufnahme. Das verändert nicht nur die Geschwindigkeit, sondern die Aussagekraft: Statt Hochrechnung aus Stichproben entsteht ein vollständiges Bild des Bestands.

LiDAR - technologische Entwicklung

Die LiDAR-Sensorik hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen. Ursprünglich aus der Automobilindustrie stammend, sind die Scanner inzwischen für geodätische Anforderungen optimiert worden. Durch höhere Stückzahlen und neue Technologien konnten die Kosten deutlich gesenkt werden - heute sind LiDAR-Systeme wirtschaftlicher und effizienter einsetzbar als noch vor wenigen Jahren.

Photogrammetrie als Alternative oder Ergänzung

Nicht jede Waldvermessung braucht LiDAR. UAV-Photogrammetrie ist deutlich günstiger und reicht für viele Aufgaben aus, bei denen das Kronendach das eigentliche Messobjekt ist - etwa Bestandsbegutachtung, Schadensdokumentation aus der Luft, Vitalitätsanalyse mit Multispektralsensoren oder reine Übersichtskartierung.

Die Grenze liegt bei der Bodenerfassung. Sobald das Geländemodell unter dem Bewuchs gefragt ist (DGM, Hochwasser, Wegebau), führt an LiDAR kein Weg vorbei. In der Praxis kombinieren professionelle Anbieter beide Verfahren oft: LiDAR für die Geometrie, RGB- oder Multispektralkamera für Farbe und Textur - beides aus derselben Befliegung.

Genauigkeit und Qualitätssicherung

Die Datenqualität wird durch zwei Faktoren bestimmt: Sensorik und Georeferenzierung. Hochwertige GNSS-Empfänger, Inertialsensoren (IMU) und gut eingemessene Bodenpasspunkte (GCPs) sind die Grundlage verlässlicher Ergebnisse.

Moderne Vermessungsdrohnen arbeiten meist mit RTK- oder PPK-Korrekturen. Dadurch lässt sich die Anzahl der erforderlichen Passpunkte deutlich reduzieren. Als Richtwert gelten 4 bis 8 Passpunkte pro Quadratkilometer bei ebenem Gelände - in topografisch anspruchsvollen Forstflächen kann eine höhere Dichte sinnvoll sein.

Witterung beeinflusst die Datenqualität spürbar: Wind führt zu Bewegungsunschärfen und Positionsabweichungen, dichter Niederschlag macht LiDAR praktisch unbrauchbar. Professionelle Forstbefliegungen werden deshalb in stabilen Wetterfenstern geplant - meist im Frühjahr oder Spätherbst, wenn das Laub die Bodenerfassung am wenigsten behindert.

Auswertungsstandards wie die ASPRS-Klassifizierung(American Society for Photogrammetry and Remote Sensing) sorgen für eine einheitliche Bewertung der Datenqualität und ermöglichen den Vergleich mit klassischen Vermessungsmethoden.

Worauf Sie bei der Anbieterauswahl achten sollten

• Forst-Erfahrung verlangen - vermessungstechnisches Allgemeinwissen reicht im Wald nicht aus.
• Konkrete Angaben zu Punktdichte, Returns und Flughöhe einfordern - nicht nur „hochgenau".
• Referenzen aus vergleichbaren Projekten prüfen (Forstinventur, DGM, Schadensmonitoring).
• Auswertungsformat klären: LAS, LAZ, GeoTIFF, CAD oder Shape - je nach Weiterverarbeitung.
• Wetter- und Saisonfenster berücksichtigen - besonders im belaubten Bestand.