Drohnen sollen vor Steinschlägen warnen

Drohnen zählen längst nicht mehr zur reinen Unterhaltungselektronik und finden heute zahlreiche industrielle Anwendungsgebiete. Besonders unterstützen die sogenannten Unmanned Aerial Systems (UAS) den Menschen dort, wo er selbst nur mit großem Aufwand arbeiten kann. Etwa beim Vermessen von weiträumigen Geländeoberflächen.

Oft stößt aber auch die Technologie hier an ihre Grenzen, insbesondere in Hinblick auf die Genauigkeit von Messdaten. Das steirische Unternehmen Geodata hat im europäisch-internationalen EUREKA-Projekt „Defdrone_3D“ daher ein Drohnen-System für Vermessungszwecke entwickelt, womit auch bisher nicht lösbare Messprobleme künftig bewältigt werden können. Auch tödliche Unfälle durch Steinschlag könnten unter Umständen verhindert werden. 

Felsenhöhlen erkannt

Objekte werden mit dem neuen System vollständig und lückenlos erfasst. „Bei der neuen Messmethode werden eine oder ganze Schwärme von Drohnen zur Messung eines Deformationsobjekts eingesetzt“, sagt Projektkoordinator Klaus Chmelina von Geodata gegenüber der futurezone. Dabei kann es sich um natürliche Objekte wie Felswände und -böschungen sowie Rutschhänge oder um künstliche Objekte wie Dämme, Baugruben, Stützmauern und Gebäude handeln. 

Auch völlig uneinsehbare Objekte oder Bereiche, die bis dato gar nicht oder nur mit großem Aufwand messbar waren, würden aus der Luft erreicht und analysiert. Dazu gehören etwa Felsüberhänge, -rücksprünge oder -höhlen. Je nach Anforderung ist laut Chmelina jede einzelne Drohne mit einer unterschiedlichen Messsensorik ausgestattet. Das reicht von einer hochauflösenden Digitalkamera bis zu einem 3D-Laserscanner.

„Die Drohne befliegt das Messobjekt bzw. -gebiet automatisch nach einem vordefinierten Flugplan und vermisst dieses aus nächster Nähe. Ergebnis der nachfolgenden Auswertung ist zunächst ein hochgenaues, texturiertes 3D-Modell", sagt er. Aus wiederholten Befliegungen könnten in Folge Veränderungen zwischen den 3D-Modellen bestimmt werden, welche auf Deformationen hinweisen.

Einheitliches Koordinatensystem

Um mit der neuen Methode nicht nur eine Aussage über relative, sondern auch absolute 3D-Deformationen treffen zu können, werden die 3D-Modelle der einzelnen Messepochen georeferenziert, das heißt, in einem absoluten Koordinatensystem bereitgestellt.

"Hierfür werden im Umfeld des Deformationsobjekts oder auch an diesem selbst Spezialtargets - in der Drohnenfachwelt auch ‘Ground Control Points‘ genannt - angebracht. Diese Targets erhalten absolute Koordinaten, werden im Zuge der Drohnenmessung miterfasst und ermöglichen die Berechnung der Deformationen in einem einheitlichen Koordinatensystem", so der Spezialist.

Alarm bei Gefahren

Auch Steinschläge könnten künftig unter Umständen erkannt werden. Unfälle, wie jener des 14-jährigen Buben, der am vergangenen Sonntag in der Eisriesenwelt im Tennengebirge durch Steinschlag getötet wurde, könnten vermieden werden.

„Steinschlag kann ein plötzliches Ereignis sein, welches sich vorab nicht ankündigt. Kündigt er sich aber durch Deformationen wie zum Beispiel Kluftbildungen oder Verschiebungs- und Kippbewegungen einzelner Felskörper rechtzeitig an, so kann die neue Messmethode dazu beitragen, drohenden Steinschlag zu erkennen", sagt Chmelina.

Auch das Erkennen kleinerer, unbemerkt abgegangener Gesteinsbrocken könne ein Gefahrensignal sein. „Die Methode kann somit als Überwachungs- und Alarmierungswerkzeug eingesetzt werden“, ergänzt der Fachmann.

Prototyp verfügbar

Das Projekt, an dem die Geodata Ziviltechnikergesellschaft in Leoben, die Georesearch Forschungsgesellschaft  in Wals, 3GSM in Graz und Geodata Andina im chilenischen Santiago beteiligt sind, wurde mit rund 385.000 Euro von der FFG im Rahmen von EUREKA gefördert und ist nun abgeschlossen.

Das System ist als Prototyp bereits verfügbar. „Wir denken als nächstes an den Einsatz von Drohnen zur Inspektion von Tunnelbauwerken“, sagt Chmelina. Anfang Juni wurde dazu das zweijährige Nachfolgeprojekt DoTIS gestartet.

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation zwischen futurezone und FFG.