Vermessung von Holzlagern Volumenerfassung mit Hilfe von unbemannten Kleinflugzeugen
Sergej Chmara, Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha
Ausgangssituation / Anlass
• Anfall großer Schadholzmengen bei Großschadereignissen,
(z. B. Orkan „Kyrill“/2007)
• Zwischenlagerung großer Holzmengen auf temporären (Nass-) Lagerplätzen mit permanentem Zugang/Abgang
hoher Aufwand für Bestimmung von Wald-Maß
hoher IT-/Daten-Aufwand für Lagerverwaltung
praktische Schwierigkeiten/ Ungenauigkeiten bei Vermessung von großen Poltern
Zielstellung
• Entwicklung eines Verfahrens zur sicheren Vermessung der großen Holzpolter auf Großlagerplätzen
• Optimierung der Prozesse der Holzvermessung bei Großschadereignissen
• Erfassung der Luftbilder mit Hilfe von UAV
• Volumenbestimmung aus Oberflächen-modellen aus Stereoluftbildern
Lösungsansatz
• „Normale“ Holzpolter
• Gebäude (als Referenzmaß)
• Groß-Polter
Pilotbeispiele
Vergleichsmessung „normale“ Polter
Bild
: Ber
nd
Wilh
elm
/Fo
rsta
mt
Ob
erh
of
Ergebnis der Oberflächenberechnung
Ergebnisse
Polter Fix-
länge Polter-länge
Max. Polter-höhe
Sektions-breite
Anzahl Sektionen
Summe der
Sektions-höhen
Sektional-verfahren
Oberflächen-modell
Raummaß -Fehler
m m m m Anz. m (rm) (rm) %
1 5,05 7,9 2,43 2 4 5,84 58,25 55,17 -5,3
2 5,05 6,6 2,06 2 4 6,1 50,83 53,25 4,8
4 2,05 27 3,16 3 9 16,34 100,49 107,42 6,9
5 2,05 19,2 2,76 2 9 14,88 65,08 62,73 -3,6
6 2,05 34 2,97 3 11 17,55 111,20 110,68 -0,5 Mittelwert 0,5
Polter 3 wurde auf Grund zu geringer Höhe (unter 50 cm) nicht berücksichtigt.
Volumenberechnung Sektionalverfahren
Volumenberechnung aus Bilddaten
Die Darstellung ist nur schematisch, die tatsächliche Bildpunktgröße/Genauigkeit liegt im Zentimeter-Bereich
Vergleich der Volumenbestimmungen
Volumenberechnung aus 3D-Oberflächenmodell bildet die Poltergröße deutlich realistischer/genauer ab
Objekt A Objekt B
Referenz-Vergleichsmessung Gebäude (-höhen) Submissionsplatz Erfurt-Willrode
• Mittlere Abweichung 6 cm
• Maximale Abweichung 11 cm
Höhenmessung (wichtigste Komponente der Genauigkeit)
Objekt Punkt Höhe Befliegung
Höhe Vermessung Differenz (m)
A P1 4,85 4,80 0,05
P2 7,09 7,08 0,01
P3 4,92 k. A. k. A.
P4 4,85 4,88 -0,03
P5 7,01 7,12 -0,11
P6 4,95 4,88 0,07
P7 4,10 4,09 0,01
P8 4,17 4,12 0,05
P9 4,08 4,06 0,02
B P10 3,12 3,23 -0,11
P11 3,33 3,43 -0,10
P12 3,34 3,44 -0,10
P13 3,18 3,29 -0,11
P14 1,62 1,67 -0,05
P15 1,62 1,66 -0,04
P16 1,63 1,69 -0,06
P17 1,63 1,67 -0,05
Angaben in Meter
k. A. Aufgrund der Dachstruktur (Lücke im Dach) konnte dieser Punkt mit Lasertechnik nicht eingemessen werden
Objekt A Objekt B
Volumenbestimmung
Objekt
Befliegung Volumen
Vermessung Volumen
Abweichung
Differenz (absolut)
m3 m3 m3 %
A1 5.160,41 5157,56 2,85 0,06
A2 183,27 182,56 0,71 0,39
A Gesamt 5.343,68 5340,12 3,56 0,07
B1 547,37 552,49 -5,12 0,93
B2 12,14 12,22 -0,08 0,65
B Gesamt 559,51 564,70 -5,19 0,92
Holz-(Naß-)-Großlager
Ausschnitt aus den Bilddaten
=> übliche Umrechnungs-faktoren
rm/fm
nicht geeignet
Terrestrisch gemessene Höhen
genaue Höhenmessung im Sektionalverfahren kaum möglich,
innere Polterstruktur nicht sichtbar
Berechnetes Oberflächenmodell
Ergebnisse Polterhöhen
Polter/Seite
Messpunkt [m]
Höhe Vertex [m] Höhe 3D Abweichung
P1-rechts 10 6,4 7,13 -11,41%
1-rechts 30 6,8 6,6 2,94%
1-rechts 50 7,2 7,29 -1,25%
1-rechts 70 7,0 7,02 -0,29%
1-rechts 90 7,0 7,3 -4,29%
1-rechts 110 6,7 7,43 -10,90%
1-links 20 7,2 7,29 -1,25%
1-links 40 7,6 8,39 -10,39%
1-links 60 7,5 8,46 -12,80%
1-links 80 7,3 9,03 -23,70%
1-links 100 7,3 7,98 -9,32%
1-links 120 7,5 7,11 5,20%
P2 14,5 5,4 7,27 -34,63%
P2 35,9 6,7 6,56 2,09%
P2 58,6 6,9 7,5 -8,70%
P2 79,2 6,9 7,81 -13,19%
P2 99,9 7,3 7,68 -5,21%
P2 120 6,9 7,59 -10,00%
P3 20,3 7,4 6,64 10,27%
P3 41,4 6,5 6,56 -0,92%
P3 62,2 6,9 6,24 9,57%
P3 82,9 7,0 6,6 5,71%
P3 103,5 7,0 6,46 7,71%
Mittelwert -4,99%
deutliche Unterschätzung der Sektionshöhen beim klassischen Sektionalverfahren
Empirische Umrechnungsfaktoren Raumaß/Festmaß für Großpolter
Für das Polter 3 standen keine verwendbaren Festmaß-Werte zur Verfügung, da es in den laufenden Produktionsablauf eingebunden war.
Holzpolter Stammholzvolumen (fm) stand Anfuhr
1.7.2015
Raumvolumen in m³ Drohnenmessung
Umrechnungsfaktor rm/fm
1 11.001,97 19.870,60 0,554
2 10.373,61 18.626,60 0,557
Geeignetes Verfahren für die Erfassung der Holzmengen in Groß-Poltern (Schadereignisse, Naßlager, Industrielager)
Genauere Volumenbestimmung als klassische Verfahren (je größer, desto genauer)
Übertragbar auf andere Aufgaben, bei denen Höhen und/oder Volumen erfasst werden müssen (Stroh-, Rüben-Mieten, Biomasse-Silos, Steinbrüche, Deponien, ….)
Ergebnisse
• Vollautomatisierung (Befliegungsplanung/Autopilot, feste Passpunkte/Startplatz, automatische Volumen-Auswertung)
• Initialvermessung der Lagerplätze
• Empirische Bestimmung von Umrechnungsfaktoren für Großpolter
Prozessintegration (was ist noch zu tun)
Prozesseinbindung Großschadereignis - Heute
Holzeinschlag/Rückung
Waldpolter, Vermessung Waldmaß=Disposition-/ Kontrollmaß??
Holztransport
Verkauf, Werksvermessung=Verkaufsmaß, Abrechnung
Naßlager : Menge=ΣEingang-ΣAusgang Lagermaß=??? Holztransport
Holzeinschlag/Rückung
Holztransport; Fuhre=Dispositionsmaß
Verkauf, Werksvermessung=Verkaufsmaß, Abrechnung
Naßlager : Lagermaß=UAV-Raummaß
Prozesseinbindung Großschadereignis - mit UAV
Holztransport; Fuhre=Dispositionsmaß Kontrollmaß-> Stichprobe
Danke für die Unterstützung im Projekt
Thüringer Forstamt Oberhof
Thüringer Forstamt Erfurt-Willrode
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