Wie man Drohnen in der Präzisionslandwirtschaft einsetzt

Drohnen werden nicht nur für militärische Zwecke eingesetzt. Landwirtschaftliche Drohnen können Landwirten und Agrarbetrieben mittlerweile helfen, ihre Flächen effektiver und effizienter zu bewirtschaften.

Das Wachstum der Nahrungsmittelproduktion und der Konsumnachfrage in der modernen Landwirtschaft hat diese an einen kritischen Wendepunkt geführt: Die globalen Nahrungsmittelvorräte schrumpfen schneller als je zuvor, und die Rohstoffpreise steigen wie nie zuvor.

Agronomen und Landwirte weltweit stehen angesichts schwindender finanzieller Mittel unter zunehmendem Druck, die Ressourcen effizienter zu bewirtschaften. Gleichzeitig hat das Phänomen “Vom Bauernhof auf den Teller” zu einem verstärkten Drängen auf eine bessere Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln geführt, da die Verbraucher zunehmend Wert auf die Herkunft der gekauften Lebensmittel und deren Produktionsweise legen.

Darüber hinaus werden die Bemühungen der Agrarindustrie um die Sicherung der Lieferkette aufgrund des Klimawandels immer komplizierter.

Wie werden Drohnen in der Präzisionslandwirtschaft eingesetzt?

Drohnen werden in der Landwirtschaft als Teil eines ganzheitlichen, nachhaltigen Anbaukonzepts immer beliebter und ermöglichen es Agronomen und Landwirten, Prozesse zu optimieren und gleichzeitig durch umfassende Datenanalyse wichtige Informationen über ihre Anbaukulturen zu gewinnen. Topografieanalyse.

Beispielsweise wird die Überwachung von Nutzpflanzen durch die von landwirtschaftlichen Drohnen erhaltenen Informationen vereinfacht, die dann zur Entwicklung und Umsetzung kontinuierlicher Verbesserungen wie etwa Änderungen bei der Düngemittelanwendung oder der Grabenanlage genutzt werden.

Durch die Verwendung von GPS-Standortdaten an verschiedenen Punkten entlang der Route anstelle von arbeitsintensiven und zeitaufwändigen Datenerfassungsmethoden kann die Herkunft von Lebensmitteln vom Bauernhof bis zum Teller zuverlässig verfolgt werden.

Die Rolle von Agrardrohnen in der Präzisionslandwirtschaft

In der Präzisionslandwirtschaft werden UAVs für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, die von Bodenprobe und von der Analyse von Anbauflächen bis hin zur Aussaat und dem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln.

Drohnen in der Landwirtschaft können mit verschiedenen Bildgebungstechnologien wie Hyperspektral-, Multispektral-, Wärmebildkameras usw. kombiniert werden, um Landwirten zeitliche und standortspezifische Informationen über Pflanzengesundheit, Pilzinfektionen, Wachstumsengpässe usw. zu liefern.

Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) eignen sich hervorragend zur genauen Überwachung riesiger landwirtschaftlicher Flächen. Dabei werden Parameter wie Neigung und Höhe berücksichtigt, um beispielsweise die effektivste Anbaumethode zu ermitteln.

Wichtig ist, dass die hohe Auflösung der Drohnendaten genutzt werden kann, um die Fruchtbarkeit von Nutzpflanzen zu messen. Dies ermöglicht es Agronomen, Düngemittel mit großer Präzision auszubringen, Abfall zu reduzieren und Bewässerungssysteme zu planen oder zu reparieren.

Nach Naturkatastrophen wie Überschwemmungen kann die Technologie besonders hilfreich sein, um Landwirten bei der Schadensaufnahme in Gebieten zu helfen, die zu Fuß unzugänglich sind. Im Folgenden werden einige der Einsatzmöglichkeiten von Drohnen in der Präzisionslandwirtschaft aufgeführt:

1. Ernteerhebung und Kartierung

Während die Bewertung von Nutzpflanzen früher manuell, zu Fuß, vom Traktor aus oder mithilfe teurer Satellitentechnologie erfolgen musste, ermöglichen uns Drohnen in der Landwirtschaft heute, den Gesundheitszustand der Vegetation innerhalb weniger Minuten aus der Luft zu analysieren.

So kann beispielsweise die Zeitrafferfotografie mit Drohnen genutzt werden, um das Ertragswachstum und die Entwicklung über mehrere Tage oder Wochen genau zu überwachen, und die drohnengestützte NDVI-Kartierung, bei der spezielle Sensoren zum Einsatz kommen, ist äußerst nützlich für die Analyse des Chlorophyllgehalts, die Erkennung von Insekten, Schädlingen und Krankheiten, die Identifizierung von Unkräutern und die Messung des Stressniveaus von Pflanzen.

Landwirte können so Probleme umgehend beheben und notwendige Anpassungen vornehmen, um eine höhere Produktivität zu gewährleisten. Das bedeutet im Wesentlichen, dass sie deutlich besser auf die sich ständig ändernden Bedürfnisse ihrer Pflanzen eingehen können.

Die Kartierung von Anbauflächen mit einer Drohne ist recht unkompliziert. Viele moderne Agrardrohnen verfügen über eine Flugplanungssoftware, mit der der Bediener den zu erfassenden Bereich markieren kann. Die Software entwirft dann automatisch eine Flugroute und bereitet in manchen Fällen sogar Kameraaufnahmen vor.

Während des Fluges nimmt die Drohne mithilfe von Sensoren und der eingebauten Kamera automatisch Bilder auf und nutzt GPS, um den optimalen Zeitpunkt für jede Aufnahme zu berechnen. Verfügt Ihre Drohne jedoch nicht über diese Automatikfunktionen, muss eine Person die Drohne steuern, während die andere die Bilder aufnimmt.

2. Unkraut- und Schädlingsbekämpfung

Unkraut und Schädlinge verursachen Ernteausfälle bei praktisch allen wichtigen Nutzpflanzen, darunter Weizen, Palmöl, Sojabohnen, Reis, Kartoffeln, Baumwolle und Mais. Präzisionslandwirtschaft bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft, unter anderem im Bereich der Unkraut- und Schädlingsbekämpfung.

Ausgestattet mit Spezialkameras und Sensoren, die bestimmte Unkräuter und Schädlinge erkennen können, sowie mit GPS-Technologie zur Bereitstellung von Standortinformationen für die Kartierung des Geländes, können sie dabei helfen, riesige Gebiete in Sekundenschnelle präzise zu überwachen.

Der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft ermöglicht eine präzisere Planung der Unkrautbekämpfungsstrategie, steigert die Effizienz mechanischer Methoden und verringert das Herbizidwachstum, was zu geringeren Kosten, einer langsameren Entwicklung von Unkrautresistenzen und einer erhöhten Biodiversität führt.

Landwirtschaftliche Drohnen können innerhalb weniger Minuten viele Hektar Land abdecken, indem sie über das Feld fliegen und Fotodaten zur Unkraut- und Schädlingsidentifizierung senden. So können Landwirte und Unternehmen Unkraut und Schädlinge frühzeitig bekämpfen, bevor diese die gesamte Ernte gefährden.

3. Bodenuntersuchung

Sie werden häufig zur Untersuchung des Bodenzustands eingesetzt. In der konventionellen Landwirtschaftsmethodik umfasst die Bodenuntersuchung mehrere Phasen, wie beispielsweise die manuelle Begehung des Feldes mit Geräten und die Untersuchung von Bodenproben auf verschiedene Parameter.

Landwirte und Wissenschaftler hingegen können dank verbesserter Bodenüberwachungstechnologien noch lange nach der Aussaat wichtige Indikatoren für die Bodenqualität beobachten.

Drohnen für Boden- und Feldstudien können dabei helfen, die Boden- und Pflanzendichte während der gesamten Vegetationsperiode zu überwachen, um spätere “Überraschungen” zu vermeiden.

Diese proaktive Bodenprobenahme mit Agrardrohnen kann Landwirten helfen, Probleme frühzeitig zu erkennen und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen (z. B. durch die Anpassung der Bodenbeschaffenheit). Bewässerung, Zugabe von Stickstoff Düngemittel, usw.), um die Gesundheit der Pflanzen zu maximieren.

Die Überwachung der Bodenbeschaffenheit und -kondition ist für moderne landwirtschaftliche Betriebe unerlässlich. Je genauer die Daten, desto besser – wie bei den meisten Dingen.

Mithilfe multispektraler Bodenqualitätskarten ihrer Felder können Landwirte fundiertere Entscheidungen darüber treffen, wo sie welche Pflanzen anbauen und wann sie Anpassungen vornehmen sollten. Dies führt zu nachhaltigeren Landbewirtschaftungsmethoden, die höhere und gesündere Erträge ermöglichen.

4. Bewässerung und Wassermanagement

Wasser ist ein wertvolles Gut, das für den Erfolg aller landwirtschaftlichen Betriebe unerlässlich ist und daher sorgfältig bewirtschaftet werden muss. Hierbei kommt die Drohnenthermografie zum Einsatz, die mithilfe von Wärmesensoren ein Bild liefert, das den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens anzeigt.

Mithilfe dieser Informationen können fundierte Entscheidungen über die Bewässerung getroffen werden, um sicherzustellen, dass Bereiche des landwirtschaftlichen Betriebs, die mehr Wasser benötigen, dieses auch erhalten, während bereits feuchte Bereiche nicht überbewässert werden.

Letztendlich tragen sie dazu bei, die Landwirtschaft durch die oben genannten Vorteile deutlich zu präzisieren. Probleme mit Wasser und Bewässerung sind nicht nur kostspielig, sondern können auch die Ernteerträge mindern. Drohnenvermessungen können eingesetzt werden, um diese Probleme frühzeitig zu erkennen.

5. Spritzmanagement

Ein weiterer Vorteil von Drohnen in der Präzisionslandwirtschaft ist der effektive und effiziente Einsatz von Düngemitteln. UAVs können mithilfe fortschrittlicher Sensortechnologie genau bestimmen, wo zusätzliche Nährstoffe benötigt werden, sodass diese gezielt dort ausgebracht werden können, wo sie am dringendsten gebraucht werden.

Drohnen in der Landwirtschaft sind zudem sehr effektive Sprühgeräte, die die Pflanzennahrung präzise und zum richtigen Zeitpunkt ausbringen und so die Düngemittelmenge um bis zu 201 t/3 Tonnen reduzieren können. Dies senkt nicht nur die Betriebskosten, sondern verhindert auch erhebliche Umweltschäden.

Arten von Drohnen, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden

Unbemannte Luftfahrzeuge gibt es in verschiedenen Formen und Größen, und sie können in folgende Kategorien eingeteilt werden:

1. Starrflügler-Drohnen

Starrflügler nutzen Auftrieb und Luftwiderstand, um ihre Flughöhe ähnlich wie Flugzeuge zu halten. Sie sind relativ einfach zu bedienen. Sie besitzen einen unbeweglichen Flügel und einen Propeller, der sie vorwärts treibt.

Aufgrund seiner Bauart muss es sich ständig relativ zur umgebenden Luft bewegen, um in der Luft zu bleiben. Daher kann der Wind einen erheblichen Einfluss auf seinen Betrieb haben.

Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass größere Drohnen für den Start und die Landung eine Start- und Landebahn benötigen, während kleinere Drohnen von Hand gestartet und durch Landung auf weichem Untergrund geborgen werden können.

2. Hybrid-VTOL-Drohnen mit festen Tragflächen

Eine neue Kategorie von Hybriden, die senkrecht starten und landen können, kombiniert die Vorteile von Starrflügeldrohnen mit der Fähigkeit zum Schweben.

Hybrid-VTOL-Drohnen (Vertical Take-off and Landing) mit festen Tragflächen kombinieren die Eigenschaften von UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) mit der Fähigkeit, an einem einzigen Ort zu fliegen und dabei die Hybrid-Eigenschaften beizubehalten.

Dank dieser Funktion können sie von einem einzigen Punkt aus starten und über einen längeren Zeitraum senkrecht fliegen.

3. Mehrere Drohnen

Multikopter-Drohnen werden am häufigsten für Kartierungs- und Modellierungsarbeiten eingesetzt. Sie bestehen aus einem Rumpf und vier Motoren, die die Propeller antreiben. Dank ihrer kompakten Größe und hervorragenden Steuerbarkeit eignen sie sich hervorragend für Luftaufnahmen.

Sie können einfach schweben und senkrecht starten, was ihnen noch mehr Mobilität verleiht. Dank ihrer Konstruktion können sie auch höhere Gewichte tragen. Der Multikopter kann Güter wie eine DSLR-Kamera oder andere Gegenstände transportieren, die seine Bewegung ermöglichen.

Sie können sich problemlos in kleinen Räumen bewegen. Die GPS-Empfänger der Drohnen ermöglichen es ihnen, zu schweben und einem vordefinierten Pfad mithilfe von Wegpunkten zu folgen.

4. Einrotor-Hubschrauber

Einrotor-Hubschrauberdrohnen bieten gegenüber anderen Typen mehr Vorteile. Sie verfügen über einen gasgesteuerten Mechanismus zur Steigerung der Reichweite.

Aerodynamische Normen betonen, dass größere Rotorblätter zu geringerer Rotation und höherer Systemzuverlässigkeit führen. Daher sind Einrotorhubschrauber praktischer als andere Typen. Insbesondere die Landwirtschaft profitiert von den längeren Rotorblättern von Einrotorhubschraubern.

5. Angebundene Drohne

Eine kabelgebundene Drohne ist eine typische Drohne, die mit einem Kabel verbunden ist, um eine Fernsteuerung zu vermeiden. Die Bewegungsfreiheit der Drohne ist daher durch das Kabel eingeschränkt. Kabelgebundene Drohnen gibt es in einer Vielzahl von Ausführungen.

Das Spektrum reicht von einer normalen Drohne, die sich entsprechend der Verbindung bewegt, bis hin zu einer Drohne, die mit einem Mikrofilamentdraht verbunden ist und über eine feste Stromquelle für unbegrenztes Fliegen verfügt.

Nach Angaben der Association for Unmanned Vehicle Systems International werden in naher Zukunft 80 Prozent der unbemannten Luftfahrzeuge (UAVs) für landwirtschaftliche Zwecke eingesetzt.

Doch wie gut ist der Agrarsektor auf den Einsatz von Drohnen vorbereitet? Und wie gut sind sie darauf vorbereitet, vollständig auf dem Bauernhof eingesetzt zu werden?

Häufig gestellte Fragen

1. In welcher Jahreszeit werden die Drohnen zur Analyse der Ernte eingesetzt?

Drohnen werden typischerweise während der Vegetationsperiode zur Analyse von Nutzpflanzen eingesetzt, also in der Zeit, in der die Pflanzen aktiv wachsen und sich entwickeln. Dieser Zeitraum entspricht in der Regel den Frühlings- und Sommermonaten, abhängig von der jeweiligen Nutzpflanze und dem Standort.

Durch den Einsatz von Drohnen während dieser Jahreszeit können Landwirte Echtzeitdaten über den Zustand ihrer Pflanzen erhalten, Problembereiche identifizieren und fundierte Entscheidungen treffen, um die Bewirtschaftung zu optimieren und die Erträge zu maximieren.

2. Welche natürliche Ressource können wir durch den Einsatz von Drohnen und die präzise Ausbringung von Betriebsmitteln schützen?

Der Einsatz von Drohnen und die präzise Ausbringung von Betriebsmitteln tragen zum Schutz der Wasserressourcen bei. Durch die gezielte Anwendung von Düngemitteln, Pflanzenschutzmitteln und Bewässerungsmitteln können Landwirte den Abfluss und die Auswaschung dieser Substanzen in Gewässer minimieren. Drohnen liefern hochauflösende Bilder und Daten, sodass Landwirte Bereiche mit Über- oder Unterdüngung erkennen und die Betriebsmittel entsprechend anpassen können.

3. Wie wird die Drohne bedient?

Der Betrieb einer Drohne umfasst typischerweise die folgenden Schritte: Zunächst muss sichergestellt werden, dass die Drohne vollständig aufgeladen ist und die notwendigen Komponenten, wie z. B. die Fernbedienung und das Mobilgerät, angeschlossen sind.

Führen Sie zweitens einen Vorflugcheck durch und überprüfen Sie, ob die Sensoren, Propeller und die Kamera der Drohne ordnungsgemäß funktionieren. Planen Sie drittens die Flugroute und setzen Sie gegebenenfalls Wegpunkte mithilfe der Steuerungssoftware der Drohne.

Starten Sie abschließend die Drohne, steuern Sie sie mit der Fernbedienung und analysieren Sie die Live-Videoübertragung oder die aufgenommenen Bilder. Die Einhaltung lokaler Vorschriften und die Anwendung sicherer Flugtechniken sind ebenfalls wichtig für einen erfolgreichen Drohnenbetrieb.

4. Wie sammeln Drohnen Daten?

Drohnen erfassen Daten mithilfe verschiedener Sensoren und Technologien an Bord. Dazu gehören Kameras, Wärmebildsensoren, LiDAR (Light Detection and Ranging) und Multispektralsensoren. Während die Drohne über das Zielgebiet fliegt, erfassen diese Sensoren Bilder, Videos oder andere Daten. Die gesammelten Daten werden anschließend auf der Drohne gespeichert oder zur Analyse an einen Computer übertragen.