1. Spektralsignatur & Sensorik (DJI Mavic 3M)
Spektrale Signatur von Pflanzen: Warum gesundes Blattgrün im Nahinfrarot leuchtet
Ein landwirtschaftlicher Schlag von 40 oder 80 Hektar wirkt vom Feldrand aus oft wie ein gleichmäßiger grüner Teppich. Erst aus der senkrechten Vogelperspektive offenbaren sich Bodenunterschiede, Sandlinsen, Fahrspurenverdichtungen, verstopfte Saugerleitungen alter Drainagesysteme oder beginnende Trockenstress-Zonen. Doch selbst eine hochauflösende RGB-Tageslichtkamera zeigt Schäden erst dann, wenn das Chlorophyll im Blatt bereits abgebaut wird und sich der Bestand sichtbar gelb oder braun verfärbt.
Die multispektrale Pflanzenanalyse mit der DJI Mavic 3M (Multispectral) setzt deutlich früher an. Das speziell für die Präzisionslandwirtschaft und Umweltvermessung konzipierte Kamerasystem kombiniert eine 20-MP-RGB-Kamera (4/3-Zoll-CMOS mit mechanischem Verschluss gegen Bewegungsunschärfe) und vier 5-MP-Multispektralkameras (Grün 560 nm, Rot 650 nm, Red Edge 730 nm und Nahinfrarot NIR 860 nm) in einem kompakten Gimbal. Ein auf der Drohnenoberseite integrierter Sonnenlichtsensor erfasst permanent die aktuelle solare Einstrahlung, sodass die berechneten Reflexionswerte auch bei wechselnder Bewölkung radiometrisch konsistent bleiben.
Physikalisch absorbieren gesunde Pflanzenblätter über ihre Chloroplasten nahezu das gesamte rote (ca. 650 nm) und blaue Sonnenlicht für die Photosynthese, reflektieren einen kleinen Teil des grünen Lichts (560 nm) – und streuen vor allem im nahen Infrarotbereich (NIR, 780–860 nm) über das Schwammgewebe der Blattzellen bis zu 50 Prozent der Strahlung zurück. Gerät eine Pflanze unter Wasserstress, Stickstoffmangel oder Pilzbefall, verändert sich die Zellstruktur sofort: Die Reflexion im nahen Infrarot bricht markant ein, während die Absorption im roten Kanal abnimmt – oft 10 bis 14 Tage bevor das menschliche Auge eine Veränderung auf dem Feld wahrnimmt.
2. Vegetationsindizes im Praxiseinsatz
NDVI, NDRE und GNDVI im Vergleich: Welcher Index für welches Wachstumsstadium?
Je nach Kulturart (Winterweizen, Raps, Silomais, Kartoffeln, Grünland oder Sonderkulturen) und phänologischem Entwicklungsstadium (BBCH-Skala) werten wir aus den Spektralkanälen der DJI Mavic 3M drei komplementäre Vegetationsindizes aus:
1. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)
Der bewährte Leitindex für frühe bis mittlere Wachstumsphasen. Er trennt nackten Ackerboden (NDVI < 0,2) scharf von auflaufender Saat und zeigt Bestandsdichte, Biomasseentwicklung, Auswinterungsschäden sowie Fehlstellen nach dem Feldaufgang hochpräzise an.
2. NDRE (Normalized Difference Red Edge Index)
Sobald Getreide- oder Rapsbestände im Mai die Reihen schließen, gerät der klassische NDVI in die Sättigung, weil das rote Licht bereits in den obersten Blattspitzen vollständig absorbiert wird. Das Red-Edge-Band (730 nm) dringt tiefer in den geschlossenen Blattapparat ein. Damit ist der NDRE das entscheidende Werkzeug für die teilflächenspezifische Qualitäts- und Ährendüngung in dichten Beständen.
3. GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index)
Durch Einbeziehung des grünen Spektralkanals (560 nm) reagiert der GNDVI besonders sensibel auf Schwankungen der Chlorophyllkonzentration, Stickstoffaufnahme und Wasserverfügbarkeit in mittleren bis späten Entwicklungsstadien sowie in Mais-, Kartoffel- und Obstbau-Kulturen.
| Index | Berechnungsformel | Optimales Stadium | Landwirtschaftlicher Hauptnutzen |
|---|---|---|---|
| NDVI | (NIR − Red) / (NIR + Red) | Feldaufgang bis Reihenschluss (BBCH 10–32) | Biomasse-Kartierung, Bestandslücken, Auswinterung, Grunddüngung |
| NDRE | (NIR − RedEdge) / (NIR + RedEdge) | Dichte Bestände & Schossen/Blüte (BBCH 32–69) | Stickstoff-Spätdüngung (VRA), Vitalität tieferer Blattschichten |
| GNDVI | (NIR − Green) / (NIR + Green) | Mittlere bis späte Reifephase (BBCH 30–75) | Chlorophyllgehalt, Trockenstress-Früherkennung, Ertragsprognose |
3. Systemvergleich ferngestützter Agrardaten
Agrardrohne vs. Satellitendaten: Auflösung, Wolkenbedeckung und Aktualität
Viele Landwirte nutzen bereits Satelliten-Biomassekarten (etwa aus den europäischen Sentinel-2-Missionen). Wann bietet die gezielte Drohnenbefliegung einzelner Schläge oder Versuchsflächen den entscheidenden technischen Mehrwert?
| Parameter | AirSpects Agrardrohne (DJI Mavic 3M) | Satellit (Sentinel-2) |
|---|---|---|
| Räumliche Auflösung (Pixel) | 2,0 – 5,0 cm pro Pixel | 10 × 10 Meter (100 m² pro Pixel) |
| Verfügbarkeit bei Bewölkung | Flug unterhalb der Wolkendecke möglich | Totalausfall bei Wolken oder Dunst |
| Einzelpflanzen- & Unkrauterkennung | Ja (Distelnester, Auflaufzähler) | Technisch unmöglich (Mischpixel) |
| Wildschaden-Vermessung (m²) | Zentimetergenau (< 2 cm RTK) | Zu grob für Schadensabrechnung |
4. Praktische Anwendungsfelder
Konkrete Einsatzfelder: Düngezonierung, Trockenstress, Drainage & Wildschaden
Unsere Agrar- und Flächenbefliegungen in Sachsen liefern belastbare Daten für vier direkte pflanzenbauliche Anwendungen:
- Teilflächenspezifische Stickstoffdüngung (VRA): Durch Zonierung des Schlages in 3 bis 5 Ertragspotenzial- und Vitalitätsklassen wird Dünger dort reduziert, wo der Bestand bereits optimal versorgt ist, oder gezielt nachgesteuert. Das unterstützt eine bedarfsgerechte Nährstoffführung gemäß Düngeverordnung (DüV).
- Spot-Spraying & Unkrautkartierung: Hochauflösende RGB- und Multispektral-Orthofotos lokalisieren hartnäckige Wurzelunkräuter (Disteln, Ampfer im Grünland, Ackerfuchsschwanz-Inseln) für die Teilflächenbehandlung.
- Auffinden historischer Feld-Drainagen: Nach Frühjahrsniederschlägen zeichnen sich funktionierende sowie verstopfte Ton- und Kunststoffdrainagen im Feuchte- und Vitalitätsindex als präzise Linienmuster ab – ideal zur gezielten Spülung oder Reparatur.
- Objektive Wildschadens- & Hagelschadensermittlung: Nach Schwarzwildschäden im Mais oder Unwettern mit Lagergetreide vermessen wir die exakt betroffene Schadfläche in Quadratmetern und Prozent des Gesamtschlages als neutralen Nachweis für Jagdpächter und Versicherungen.
5. Kompatibilität & Datenübergabe
Vom Überflug zur Applikationskarte im Ackerschlagkartei-System
Sie benötigen keine eigene Photogrammetrie-Workstation, um mit den Drohnendaten zu arbeiten. Nach der Befliegung übernehmen wir das komplette radiometrische Prozessieren inklusive Sonnenlichtsensor-Kalibrierung und übergeben Ihnen sowohl einen übersichtlichen PDF-Flächenbericht als auch offene Geodatenformate (GeoTIFF und ESRI Shapefile / Polygon-Zonenkarten), die sich direkt in gängige Farm-Management-Systeme und Terminal-Umgebungen importieren lassen.
6. Fachfragen & Antworten
Häufige Fragen zur Feldvermessung und Pflanzenanalyse
Was ist der Unterschied zwischen einer normalen RGB-Aufnahme und einer Multispektral-Analyse? +
Eine RGB-Kamera erfasst wie das menschliche Auge nur sichtbares Licht (Rot, Grün, Blau). Damit lassen sich Fehlstellen, Auflaufzahlen, Unkrautnester und Wildschäden hervorragend geometrisch vermessen. Eine Multispektral-Kamera misst zusätzlich engbandige Wellenlängen im Red-Edge-Bereich (ca. 730 nm) und im nahen Infrarot (NIR, ca. 840–860 nm) inklusive Sonnenlicht-Kalibrierungssensor. Dadurch werden Änderungen im Chlorophyllgehalt und in der Zellstruktur messbar, noch bevor sich das Blatt sichtbar gelb oder braun färbt.
Wann sollte man statt des bekannten NDVI lieber den NDRE-Index verwenden? +
Der klassische NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) eignet sich ideal für frühe bis mittlere Wachstumsstadien und zur Abgrenzung von Boden und Biomasse. Sobald der Pflanzenbestand im Spätfrühling jedoch dicht schließt (Blattflächenindex LAI > 3), gerät der NDVI in eine optische Sättigung. Der NDRE (Normalized Difference Red Edge) nutzt statt des roten Kanals das Red-Edge-Band, dringt tiefer in den geschlossenen Bestand ein und bildet die Stickstoffversorgung zur Spätdüngung wesentlich differenzierter ab.
Wie werden Wildschäden im Mais oder Grünland per Drohne abgerechnet? +
Bei Schwarzwildschäden im hohen Mais oder Grünland ist eine Schätzung vom Feldrand aus fast unmöglich und führt oft zu Streitigkeiten zwischen Landwirt und Jagdpächter bzw. Wildschadensausgleichskasse. Durch eine RTK-gestützte Orthofoto-Befliegung werden sämtliche Schadflächen im Schlag zentimetergenau polygonal umrissen und als rechtssicheres Flächenprotokoll (in m² bzw. Prozent der Schlagfläche) ausgewiesen.