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14. Juni 2018 15:58

Neue Perspektive für die Gesundheit der Bäume

Drohnenstart: Professor Burkhard Wrenger (r.), Leiter des Fachgebietes Autonome Sensorsysteme, und sein Mitarbeiter Carsten Langohr bei den Messungen.

Die eingesetzten Drohnen sind Eigenentwicklungen des Fachgebietes Autonome Sensorsysteme der Hochschule OWL.

An den Messungen sind mehrere Fachgebiete der Hochschule OWL beteiligt – im Bild von links: Professor Klaus Maas (Fachgebiet Umweltinformationssysteme), Professor Burkhard Wrenger (Fachgebiet Autonome Sensorsysteme) und Professor Ulrich Riedl (Fachgebiet Landschaftsökologie und Naturschutz)

Die Untersuchungen der Hochschule OWL finden in enger Abstimmung mit Waldbesitzern statt, die von den Entwicklungen künftig profitieren sollen – im Bild von links: Wolfgang von Wolff Metternich und Constantin von Weichs, über deren Wäldern Drohnenmessungen durchgeführt werden.

Über die Forschung berichtet der WDR am 14. Juni in der Lokalzeit OWL. Im Bild montiert Projektmitarbeiter Hendrik Voss eine Wärmebildkamera an einer Drohne.

Um die Gesundheit eines Waldes zu überprüfen, müssen Förster heute viele einzelne Bäume untersuchen. Der Forschungsschwerpunkt Kulturlandschaft der Hochschule OWL betrachtet die Thematik aus einer neuen Perspektive: Drohnen nehmen mit unterschiedlicher Kameratechnik Luftbilder von Waldgebieten auf – aus der Kombination der Bilder lässt sich auf die Gesundheit der Bäume schließen, so die Hypothese der Wissenschaftler.

Gesunde Bäume nutzen Sonnenlicht, um Photosynthese zu betreiben und zu wachsen. Sie bauen Holz auf, das wirtschaftlich genutzt werden kann. Erhält ein Baum jedoch im heißen Sommer nicht genügend Wasser aus der Erde, stellt er die Photosynthese und sein Wachstum ein – obwohl viel Sonnenlicht zur Verfügung steht. Ein Team des Forschungsschwerpunkts Kulturlandschaft der Hochschule Ostwestfalen-Lippe am Standort Höxter erarbeitet ein Diagnose-Verfahren, das aufspüren soll, ob Bäume sich optimal entwickeln können. Hierzu lassen die Wissenschaftler über Wäldern Drohnen steigen, die mit zwei Kameras ausgestattet sind: einer Wärmebildkamera und einer NDVI-Kamera, die die Aktivität von Vegetation abbilden kann. Ergänzt werden diese Untersuchungen mit stationären Messgeräten und durch die Auswertung von Satellitenbildern.

Die Hypothese der Forscher: Die Aufnahmen einer Kameraart alleine reichen nicht aus, erst die Kombination der Daten gibt verlässliche Aufschlüsse, ob sich ein Baum an seinem Standort gut entfalten kann – und somit den Waldbesitzern optimalen Ertrag liefert. Die bisherigen Messungen fanden in den Spätsommern 2016 und 2017 in den Waldgebieten Maygadessen und Laake im Kreis Höxter statt. Die Kameras lösen rund 30 Meter über den Baumkronen automatisch an vorprogrammierten Wegpunkten aus. Die Daten sammelt ein mitfliegender Computer, auf den die Wissenschaftler auch vom Boden aus zugreifen können.

Potenzial für Anwendungen in Forst- und Landwirtschaft

„Unsere Arbeitshypothese hat sich verdichtet“, fasst Professor Burkhard Wrenger, der die Drohnenflüge leitet, die Ergebnisse zusammen. Diese bilden nun die Grundlage für die weitere Forschung: „Wir werden gemeinsam mit den Waldbesitzern die nächsten Schritte gehen und unter anderem unsere Messergebnisse mit Daten zu Bodenverhältnissen und Holzwachstum in Verbindung bringen“, so der Professor für Autonome Sensorsysteme. Das bisherige Projekt wurde über die interne Forschungsförderung der Hochschule OWL finanziell unterstützt. Die Ergebnisse bilden nun die Grundlage für einen Drittmittelantrag. „Das Projekt zeigt sowohl weiteren Forschungsbedarf als auch Potenzial für eine wirtschaftliche Anwendung in der Forst- und Landwirtschaft“, sagt Wrenger. Themen wie diese fließen zudem ein in den Bachelor-Studiengang Precision Farming, der im Wintersemester 2018/2019 am Hochschulstandort Höxter startet.

Weitere Drohnen-Flüge finden aktuell von Frühjahr bis Herbst 2018 statt. In dieser nächsten Stufe wollen die Wissenschaftler großflächiger messen. Außerdem arbeiten sie an einer automatisierten Auswertung der Daten, damit diese nach den Flügen schneller zur Verfügung stehen. Ziel der nächsten Etappe der Forschung ist ein erprobter Workflow, der den wissenschaftlichen Anforderungen an das Verfahren entspricht. Das Team des Forschungsschwerpunktes Kulturlandschaft kooperiert im Projekt „Baumkronen-Monitoring“ mit dem Landesbetrieb Wald und Forst NRW und zwei Waldbesitzern im Kreis Höxter.

Forschungsschwerpunkt Kulturlandschaft


Seit 25 Jahren befassen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Hochschule OWL im Forschungsschwerpunkt Kulturlandschaft mit der Sicherung und nachhaltigen Entwicklung von Kulturlandschaften. Der Forschungsschwerpunkt widmet sich kulturhistorischen Landschaftsanalysen, vor allem um daraus Erkenntnisse für innovative Konzepte nachhaltiger Entwicklung von Kulturlandschaften zu gewinnen. Das dient nicht nur der Erfüllung des Schutz- und Entwicklungsauftrags im Bundesnaturschutzgesetz, sondern trägt auch zur nachhaltigen Entwicklung des ländlichen Raumes bei. Beteiligt sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus acht Fachgebieten der beiden Höxteraner Fachbereiche Umweltingenieurwesen und Angewandte Informatik sowie Landschaftsarchitektur und Umweltplanung. www.hs-owl.de/fb9/forschung

Bachelor-Studiengang Precision Farming

Der Bachelor-Studiengang Precision Farming adressiert unter anderem die großen Datenmengen, die heute in der Landwirtschaft bereits gesammelt, aber noch nicht zielführend genutzt werden. Absolventinnen und Absolventen könnten beispielsweise als Betriebsleitung von landwirtschaftlichen Unternehmen und in der Entwicklung neuer Agrarmaschinen arbeiten. Im Studium erlangen sie die Kompetenzen, um die Daten sinnvoll einzusetzen: einerseits um den Ertrag landwirtschaftlicher Flächen zu optimieren, andererseits aber auch um ressourcen- und umweltschonend zu agieren und für eine höhere Transparenz im Lebenszyklus landwirtschaftlicher Produkte zu sorgen. Der Studiengang verknüpft Kompetenzen aus Agrarwissenschaften, Informatik, Mechatronik und Gesellschaftswissenschaften. www.hs-owl.de/studistart

Kontakt: Professor Dr. Burkhard Wrenger, Telefon 05271 687-7515, E-Mail burkhard.wrenger(at)hs-owl.de