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Drohnen in der Landwirtschaft

In der modernen Landwirtschaft ist der überlegte Umgang mit den Ressourcen der Natur wichtiger denn je. Ökologischer Anbau heisst die Natur und die Umwelt nachhaltig zu schonen und trotzdem effizient zu wirtschaften.

Auf der einen Seite zwingen niedrige Preise und hohe Kosten den Landwirt dazu, die bestehenden Flächen immer effektiveren zu bewirtschaften. Auf der anderen Seite sind unzählige Auflagen zum Naturschutz und der Reinhaltung des Grundwassers zu beachten. Ein Spagat, der scheinbar nicht zu schaffen ist.

Darum wollen wir Ihnen zeigen, wie Sie moderne Drohnen-Technik für einen optimalen Ertrag nutzen können.


Welche Vorteile bietet der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft?

Wenn es um moderne Agrarwirtschaft geht, heisst die Devise „Smart Farming“ oder „Precision Farming“. Im deutschen Sprachgebrauch reden die Fachleute eher von digitaler Landwirtschaft oder auch von Präzisionslandwirtschaft.

Die Zeiten, in denen Kunstdünger, Herbizide und Pestizide nach dem Motto „Viel hilft viel“ ausgebracht wurden, sind definitiv vorbei. In der modernen Landwirtschaft will der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Dünger genau überlegt und wohldosiert sein. Schliesslich sollen die Nutzpflanzen und auch die Umwelt nicht unnötig belastet werden.

Und genau dabei hilft die moderne Technik in Form einer Drohne bzw. eines Copters dem Landwirt von heute. Denn der Einsatz von Drohnen und digitalen Technologien bietet dem Landwirt entscheidende Vorteile:

Grosse Flächen übersichtlich im Blick behalten

Auf einem Blick sind auch grosse Flächen überschaubar.

Durch den Blick von oben erhält man eine wesentlich bessere Übersicht, als wenn  man nur am Rand einer landwirtschaftlichen Fläche steht. Sehr schnell erkennt man, ob die Vegetation gleichmässig auf der Fläche verteilt ist oder ob es Bereiche gibt, die ein Problem aufweisen.


Frühzeitige Erkennung von Fehlentwicklungen

Durch das regelmässige Überfliegen (Scannen) der Agrarfläche lassen sich Fehlversorgung oder Schädlings-/Pilzbefall bereits sehr früh erkennen und rechtzeitig Gegenmassnahmen einleiten ohne dabei die komplette Ernte zu gefährden.


Erfassen von Flur- und Umweltschäden

Der tatsächliche Umfang eines Sturm-, Hagel-, Wild- oder Flurschadens lässt sich mit Hilfe von Luftbildaufnahmen unverzüglich erfassen und für später hieb- und stichfest dokumentieren. 


Aktives Eingreifen aus der Luft

Dünger und Schutzmittel können punktuell eingesetzt werden.

Die Entwicklung der Drohnen geht immer weiter, sodass die fliegenden Helfer nicht nur beobachten, sondern auch selbst gezielt Dünger oder Pflanzenschutzmittel verteilen können.


Räumlich begrenzte Massnahmen ergreifen

Durch die gezielte Lokalisierung von Problemzonen kann der Einsatz von Dünger oder Pflanzenschutzmitteln punktuell durchgeführt werden ohne das komplette Feld zu überdüngen bzw. das Grundwasser unnötig zu belasten.


Schonend für die Nutzpflanzen

Da der Copter bzw. die Drohne am Feldrand startet und das zu überwachende Feld lediglich überfliegt, entsteht kein Flurschaden. Zudem kann eine Überprüfung bzw. Bearbeitung eines Feldes auch dann durchgeführt werden, wenn der durch Regen aufgeweichte Boden ein Befahren oder Betreten des Feldes unmöglich machen würde.


Einsatz in unwegsamem Gelände

Drohnen sind besonders gut für steile Weinberge geeignet.

Speziell in unwegsamem Gelände spielen Drohnen ihre Vorzüge voll aus. Die Überprüfung von steilen Bergwiesen oder Weinhängen ist ohne grossen Aufwand oder körperliche Anstrengungen sehr leicht möglich.


Geringe Kosten beim Betrieb

Neben dem Anschaffungspreis, der nur einmal zu Buche schlägt, hat eine Drohne nur sehr geringe Betriebskosten. Dadurch ist es ohne grossen Aufwand möglich, mehrfache Inspektionsflüge in kurzer Zeit durchzuführen und so den Vegetationsfortschritt zu überprüfen und zu protokollieren.


Kosteneinsparung und Ertragssteigerung

In Summe führen die zuvor erwähnten Vorteile natürlich auch zu einer nicht unerheblichen Kosten- und Zeiteinsparung sowie zu einer Verbesserung des Ernteertrages.     


Wie funktioniert der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft?

Jeweils kreisrunder Sender und Empfänger des Hindernis-Sonars.

Landwirtschafts-Drohnen sind absolute HighTech-Fluggeräte, die bezüglich der Steuerung keine grossen Anforderungen an den Anwender stellen. 

Denn die ausgeklügelte Elektronik enthält sensible Lage-  und Beschleunigungs-Sensoren, einen integrierten Kompass und einen zuverlässig arbeitenden Navigationssatelliten-Empfänger. In Verbindung mit einer cleveren Hinderniserkennung können Drohnen auch komplexe Flugaufgaben komplett selbsttätig durchführen.

Dazu werden in einer Planungssoftware Wegpunkte festgelegt, die der Copter dann später automatisch abfliegen kann. Der Anwender muss so gut wie nichts machen, da auch der Start und die Landung automatisch erfolgen. Die Fernsteuerung dient lediglich dazu, um bei Bedarf korrigierend eingreifen zu können.

Alternativ zum automatischen GPS-Flug kann die Drohne auch manuell gesteuert werden. Dazu ist lediglich ein wenig Übung erforderlich, da die Drohne nur dann ihre Position ändert, wenn am Sender gesteuert wird.

Ansonsten verharrt sie in der Luft stabil auf einer Stelle. Sollte der Anwender im Eifer des Gefechtes zu weit weg fliegen, reicht ein Schalter-Click am Fernsteuersender und die Drohne kehrt selbsttätig zum Startpunkt zurück.

Aber auch bei der Kamera-Aufhängung ist clevere Technik verbaut. Damit die Schaukelbewegungen im Flug nicht zu unscharfen Bildern oder verwackelten Videos führen, ist die Kamera an einem Gimbal befestigt.

Ein Gimbal kann aufgrund seiner cleveren Elektronik die Schaukelbewegungen des Copters frühzeitig erkennen und unverzüglich ausgleichen. Trotzdem kann der Pilot am Sender den Blickwinkel der Kamera jederzeit in die gewünschte Richtung einstellen. Egal in welche Richtung sich der Copter dann auch neigt, die Kamera bleibt immer sauber ausgerichtet.

Der Copter ist zur Seite geneigt, aber die Kamera ist gerade ausgerichtet.


Moderne Agrardrohnen bieten weitere Einsatzmöglichkeiten

Durch die steigenden Temperaturen breitet sich der Maiszünsler immer weiter aus. Die Larven des Falters bohren sich in die Pflanze und schädigen die Versorgungsbahnen. Zur Bekämpfung werden Tichogramma Schlupfwespen genutzt. Die in Kugeln verpackten Eier der Schlupfwespe können von Drohnen zielgerichtet im befallenen Gebiet ausgebracht und somit eine weitere Ausbreitung des Maiszünslers verhindert werden. Die Behandlung aus der Luft geht um ein Vielfaches schneller und das Feld muss nicht betreten oder befahren werden.

Eine weitere sinnvolle Anwendung ist das Abfliegen von Wiesen und Feldern vor der Ernte. Rehkitze, Hasen und auch einige Vögel verlassen sich bei Gefahr auf ihre Tarnung und verharren regungslos am Boden. Mit Hilfe eines Copters mit Wärmebildkamera können die landwirtschaftlichen Nutzflächen gescannt und etwaige Wildtiere vor der Mahd oder der Ernte in Sicherheit gebracht werden. Neben den Wildtieren profitiert aber auch der Landwirt. Denn Kadaver von Wildtieren im Futter führen jedes Jahr zu schweren Botulismus-Vergiftungen in den Nutztierbeständen.


Welche Kameras kommen bei Landwirtschafts-Drohnen zum Einsatz?

Multispektralkameras

Multispektralbilder geben Aufschluss über das Pflanzenwachstum.

In den meisten Fällen werden Multispektral- oder auch NDVI-Kameras (Normalized Difference Vegetation Index bzw. Normalized Density Vegetation Index) eingesetzt. Diese Kameras können neben dem sichtbaren Spektralbereich des Lichtes auch Licht im nahen Infrarotbereich erfassen.

Der Grund, warum genau diese Kameras genutzt werden, liegt im Verhalten der Pflanzen. Eine gesunde Grünpflanze reflektiert nur sehr wenig Licht im sichtbaren Rot-Bereich, der eine Wellenlänge von 600 – 700 nm aufweist.

Im nahen Infrarot-Bereich (NIR-Bereich) von 700 – 1300 nm hingegen, reflektiert eine gesunde Grünpflanze ca. 5 – 6 Mal soviel Strahlung. Dabei steht die reflektierte Strahlung im direkten Zusammenhang mit dem Chlorophyllanteil der Pflanze. Je mehr Chlorophyll eine Pflanze aufweist desto höher ist die Reflektion im nahen Infrarot-Bereich. 

Kranke, von Schädlingen bzw. Pilzen befallene oder auch unterversorgte Pflanzen weisen erheblich weniger Chlorophyll auf, als die gesunden Pflanzen. Mit Hilfe einer Multispektralkamera, die das von den Pflanzen reflektierte und absorbierte Licht erfasst, können in einem Feld mit gleichmässiger Vegetation die betroffenen Pflanzen sehr deutlich erkannt werden.

Nachdem vor Ort die Ursache für die Wachstumsstörung ermittelt wurde, können gezielte und effektive Gegenmassnahmen zum Schutz der Ernte ergriffen werden.

Wärmebildkameras

Ein gut getarntes Rehkitz würde auf einem Wärmebild wie eine helle Lampe leuchten.

Im Zusammenhang mit Landwirtschafts-Drohnen werden auch gerne Wärmebildkameras eingesetzt. Mit Hilfe dieser Kameras lässt sich sehr schnell feststellen, ob sich eventuell Schwarzwild im Mais versteckt hat oder ein Rehkitz in der zu mähenden Wiese liegt.

Oft ist es aus zeitlichen oder personellen Gründen nicht möglich eine Wiese vor der Mahd abzulaufen. Dann reicht ein kurzer Flug mit dem Copter über die Wiese und schon sieht man, ob und wo genau sich ein Tier versteckt hat, das dann vor dem sicheren Tot bewahrt werden kann.

Der praktische Zusatznutzen:

Die grossen Dachflächen von landwirtschaftlichen Anwesen werden vorzugsweise mit Solarmodulen zur Stromgewinnung ausgestattet. Allerdings ist es bei einer Störung sehr aufwendig, mit herkömmlichen Messmethoden die Ursache für einen Leistungsabfall zu finden.

In diesem Fall eignet sich eine Drohne mit Wärmebildkamera ideal, um etwaige „Hotspots“, also fehlerhafte Zellen in einem Solarmodul, zu erkennen.


Fazit

Auch wenn die Anschaffung einer entsprechenden Drohne ein gewisses Investment bedeutet, so liegt der Nutzen doch klar auf der Hand. Und bei konsequenter Anwendung werden sich die Anschaffungskosten bereits nach kurzer Zeit amortisieren. Wer jedoch im Moment noch Bedenken hat, sich eine eigene Drohne anzuschaffen, kann auch einen externen Dienstleister beauftragen. So lassen sich auch ohne hohe Investitionen die ersten Erfahrungswerte und Informationen sammeln.

Die Bedienung der fliegenden Kameraträger ist von Jedermann leicht zu bewerkstelligen, allerdings müssen diverse rechtliche Vorschriften beim Einsatz einer Kameradrohne unbedingt beachtet werden.

Die ersten Erfahrungen mit Landwirtschaftsdrohnen haben ganz klar gezeigt, dass die Entwicklung in die richtige Richtung geht. Zumal die High-Tech Fluggeräte sowohl in der Agrar- als auch in der Forstwirtschaft genutzt werden können.

Flugtechnisch sind die Drohnen oder auch unbemannten Flugobjekte (UAV für Unmanned Aircraft System) bereits heute sehr weit ausgereift. In Verbindung mit der Digitalisierung werden ständig neue Anwendungsbereiche für UAVs erschlossen. Nun liegt es am Landwirt diese neue Technik in die tägliche Arbeit mit einfliessen zu lassen. Unser Ausblick in die Zukunft: In der digitalen Landwirtschaft werden Bauern Drohnen ebenso selbstverständlich nutzen, wie Traktoren und Mähdrescher. 

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