Ein neuer Blickwinkel für Geografen

Von der EU geförderte Wissenschaftler haben das europäische GNSS in Drohnen integriert, um Geografen mit einem fortschrittlicheren Vermessungsinstrument auszustatten.

Grundlagenforschung

Weltraum

Das Geoinformationswesen stellt eine grundlegende Infrastruktur der modernen Gesellschaft dar, auf der viele weitere Infrastrukturen und Dienstleistungen beruhen. Die Erhebung und Aktualisierung von Geoinformationen ist jedoch auch sehr kostenintensiv. Daher müssen europäische, nationale und lokale Regierungsbehörden eine wachsende Nachfrage für hochauflösende, aktuelle Geoinformationen gegenüber schrumpfenden Budgets abwägen. Im EU-geförderten Projekt MAPKITE werden terrestrische Mobile-Mapping-Systeme (TMMS) mit unbemannten Luftfahrzeugen kombiniert, um neue Kartierungsverfahren zu eröffnen und so die auf dem Markt herrschende Nachfrage anzusprechen. Das Ziel des Projekts ist es, ein Tandem-System aus einem Landfahrzeug und einem unbemannten Luftfahrzeug herzustellen, die mit Fernerkundungsinstrumenten ausgestattet sind und bei der Sammlung von Geodaten zusammenarbeiten. Das System integriert GNSS-Funktionen in Drohnen und setzt ein neues Konzept zur Nachbearbeitung von Geodaten um, sodass Geografen eine Ende-zu-Ende-Lösung für hochauflösende 3D-Korridorkartierung erhalten. "Terrestrische Mobile-Mapping-Systeme werden zwar immer mehr zu einem Standard-Vermessungsinstrument, dennoch werden sie nur begrenzt eingesetzt, da der Vorgang vom Boden aus nur eingeschränkt und nicht in ausreichendem Maß beobachtet werden kann", sagt Projektkoordinator Pere Molina. "Aus technologischer Hinsicht ist das Kartieren kleiner Gebiete mithilfe von kleinen unbemannten Luftfahrzeugen inzwischen zur Realität geworden, da viele der großen Geomatik-Technologieunternehmen entsprechende Drohnen bereits in ihren Produkt-Portfolios auflisten." Eine Tandem-Lösung MAPKITE verbindet sowohl luft- als auch bodengestützte Komponenten. Die luftgestützte Komponente besteht in der Drohne, die mit Fernerkundungsinstrumenten sowie mit einem Navigations- und Kontrollsystem ausgestattet ist. Ein von einem Menschen gesteuertes Fahrzeug, das mit Fernerkundungsinstrumenten und einem TMMS ausgestattet ist, stellt die bodengestützte Komponente dar. Dieses Tandem-System arbeitet mit dem Landfahrzeug und errechnet mithilfe des Navigationssystems in Echtzeit eine Flugbahn. Dabei werden einige Wegpunkte als Routenvorgabe für die Drohne erstellt, indem die terrestrische Navigation (Parameter für Zeit, Position, Geschwindigkeit und Höhe) in zeit- und raumbezogene Befehle für die Drohne umgewandelt werden. Durch diesen Vorgang entsteht eine virtuelle Linie, auf der die Drohne immer dem Fahrzeug folgt. Da die Drohne dem Fahrzeug auf einer konstanten Flughöhe folgt, können beide gleichzeitig Geodaten sammeln. Die Daten werden dann über ein Verfahren nachbearbeitet, bei dem die Orientierung kalibriert wird. Dadurch entstehen hochauflösende, orientierungskalibrierte und integrierte Bilder der Korridore und der Umgebung. Verbesserung durch GNSS Die Kombination von boden- und luftgestützten Vermessungssystemen durch MAPKITE bietet dem Nutzer eine ganzheitliche und leistungsstarke Lösung. Um dies zu erreichen, schöpfen die Projektmitglieder das volle Potenzial von GNSS-Technologien aus, darunter EGNOS und Galileo. Bei EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) handelt es sich um Europas regionales satellitenbasiertes Ergänzungssystem. Galileo hingegen ist Europas GNSS-Programm, das verbesserte Standpunkt- und Zeitinformationen liefert. "Wir bieten komplett neue Möglichkeiten zur Erhebung und Verarbeitung von Geodaten, um Geoinformationen zu erlangen, die erst durch GNSS sinnvoll nutzbar sind", erklärt Molina. "Außerdem möchten wir die entscheidende Bedeutung der GNSS-Zeitinformationen hervorheben, da mit ihnen die vom Landfahrzeug errechnete Flugbahn mit den Fernerkundungsinstrumenten der Drohne abgestimmt wird". Neue Möglichkeiten Durch die einfache Bedienung und Kostenersparnisse wird die MAPKITE-Technologie zweifellos neue Möglichkeiten eröffnen. Geografen können beispielsweise Kosten einsparen, indem sie boden- und luftgestützte Systeme nicht länger unabhängig voneinander betreiben. "Vor allem senkt MAPKITE die Vermessungskosten mithilfe kinematischer Passpunkte, die direkt von der TMMS-Navigationslösung erhalten werden. Damit werden kostenintensive traditionelle Passpunkte unnötig", sagt Molina. "Kurz gefasst: Je länger die Korridorkartierung dauert, desto höher sind die durch MAPKITE erzielten Kosteneinsparungen – bei ebenso akkuraten Ergebnissen."

Schlüsselbegriffe

MAPKITE, Galileo, EGNOS, GNSS, Geografen, hochauflösende 3D-Korridorkartierung, unbemanntes Luftfahrzeug, TMMS

EGNOS-GPS/GALILEO-based high-resolution terrestrial-aerial sensing system.

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