Die McGill University in Montreal, Kanada, ist eine der besten Universitäten des Landes. Sie beherbergt auch eines der besten Applied Remote Sensing Labs (ARSL) des Landes, das an der Spitze der innovativen Fernerkundungsforschung steht. Unter der Leitung von Dr. Margaret Kalacska arbeitet das Labor mit Satellitenbildern, LiDAR-Technologie sowie Multispektral- und Wärmebildern, um komplexe Umweltdaten von aquatischen Ökosystemen, Naturgefahren und Infrastruktur zu analysieren und zu interpretieren. DJI Terra ist eine umfassende Kartierungssoftware für 3D-Modelle, die das ARSL einsetzt, um die Möglichkeiten bei der Erfassung und Verarbeitung von Fernerkundungsdaten erheblich zu verbessern.
Das Applied Remote Sensing Lab der McGill Universität
Die Forschung des ARSL umfasst mehrere Kernbereiche, darunter LiDAR (Light Detection and Ranging), Photogrammetrie und multispektrale Analyse. Mit diesen Methoden lassen sich präzise topografische Kartierungen, detaillierte Bildaufnahmen und die Untersuchung verschiedener Spektralbänder durchführen, um Umweltbedingungen und Veränderungen in natürlichen Umgebungen weltweit zu bewerten.
Der Beitrag von Dr. Margaret Kalacska
Dr. Margaret Kalacska, außerordentliche Professorin an der Fakultät für Geographie der McGill University, ist eine herausragende Persönlichkeit auf dem Gebiet der Fernerkundung. Ihr Beitrag zur Entwicklung von Fernerkundungsanwendungen in der Umweltwissenschaft ist bedeutend. Ihre Arbeit, die sich auf die Bewältigung ökologischer und umweltpolitischer Herausforderungen konzentriert, hat maßgeblich dazu beigetragen, ARSL als führende Institution bei der Anwendung fortschrittlicher Technologien zu etablieren. Dr. Kalacskas Kompetenz und Führungsqualitäten sind Schlüsselfaktoren für den Erfolg des Labors.
Dr. Margaret Kalacska und eine Kollegin bei der Überprüfung von Daten mit DJI Terra
Die Erforschung des Mer Bleue Torfgebietes in Kanada
Das Torfgebiet Mer Bleue, ein 8.000 Jahre altes Moor im Osten Ontarios, Kanada, gehört zu den bedeutendsten Mooren der Welt. Dieses für seine ökologischen und geologischen Eigenschaften bekannte Gebiet ist für die kanadische Regierung und die weltweite wissenschaftliche Gemeinschaft von größter Bedeutung. Es ist ein wichtiger Bestandteil des Fluxnet-Canada Research Network, das sich auf das Verständnis der Auswirkungen von Klima- und Umweltstörungen auf den Kohlenstoffkreislauf in Wald- und Moorökosystemen konzentriert. Die Bedeutung des Mer Bleue Torfgebietes für den globalen Kohlenstoffkreislauf kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden und macht es zu einem wichtigen Untersuchungsobjekt für die wissenschaftliche Gemeinschaft.
Das Mer Bleue Torfgebiet in Kanada er Bleue Peatland in Canada
Die einzigartige biologische und ökologische Dynamik des Mer Bleue Torfgebiets erfordert kontinuierliche Forschung, um zu beobachten, wie das Ökosystem auf Veränderungen der Temperatur, der Niederschläge und anderer Umweltfaktoren reagiert. Die wassergesättigte und feuchtigkeitsreiche Natur dieser Umgebung stellt Umweltwissenschaftler jedoch vor erhebliche Herausforderungen. Herkömmliche Methoden der Datenerfassung liefern unter solchen Bedingungen oft keine zuverlässigen Messwerte, was den Bedarf an fortschrittlichen Technologien unterstreicht.
Dr. Margaret Kalacska und ihr Team am Applied Remote Sensing Lab (ARSL) der McGill University bauen bei der Bewältigung dieser Herausforderungen auf moderne Drohnentechnologie. Mit Drohnen von DJI, die mit Photogrammetrie- und LiDAR-Sensoren ausgestattet sind, erfasst das Team umfangreiche Datensätze aus dem Mer Bleue Torfgebiet. Diese Datensätze werden dann mit DJI Terra verarbeitet und in detaillierte Punktwolken, Orthomosaiken und topografische Karten umgewandelt. Diese Karten offenbaren kritische und nuancierte Unterschiede im Gelände und vermitteln wertvolle Einblicke in die Mikrotopographie des Torfgebiets.
Einrichten von DJI M350 RTK mit Zenmuse P1 für den Flug über das Mer Bleue Torfgebiet
Das Labor setzt DJI Terra nicht nur für die 3D-Modellierung ein. DJI Terra ist auch entscheidend für das Verständnis der Wasserverteilung unter der Oberfläche des Moorgebiets – ein Faktor, der eng mit seiner Funktion als Kohlenstoffsenke verbunden ist. Das Mer Bleue Torfgebiet, das in seinem Zentrum eine Tiefe von etwa sieben Metern hat und dessen Wasserstand je nach Jahreszeit zwischen 10 und 50 Zentimetern unter der Oberfläche schwankt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung. Durch die Analyse dieser Details können die Forscher die Rolle des Torfs bei der Kohlenstoffbindung oder manchmal auch bei der Freisetzung von Kohlenstoff besser verstehen, wodurch seine ökologische Bedeutung hervorgehoben wird.
Das ARSL arbeitet außerdem mit dem deutschen Hyperspektralsatelliten EnMAP zusammen, um Satellitenbilder dieses einzigartigen Ökosystems auszuwerten. Die mit DJI Terra erstellten Oberflächenmodelle mit hoher räumlicher Detailgenauigkeit dienen als Grundlinie für die Korrektur von Hyperspektralbildern, die von Drohnen, Flugsensoren und Satelliten aufgenommen wurden. Diese Zusammenarbeit ist von entscheidender Bedeutung, um die Genauigkeit der Satellitendaten zu gewährleisten und das Verständnis für die ökologischen Prozesse im Mer Bleue Torfgebiet zu vertiefen.
Durch den kombinierten Einsatz von DJI-Drohnen, Terra-Software und die Zusammenarbeit mit internationalen Satellitenmissionen bringt das Applied Remote Sensing Lab der McGill University die Erforschung des Mer Bleue Torfgebiets weiter voran. Diese Forschung trägt zum Schutz dieses lebenswichtigen Ökosystems bei. Sie verbessert unser Verständnis der Moorlandschaften und ihrer entscheidenden Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf.
Dr. Margaret Kalacska und Dr. Pablo Arroyo-Mora im Mer Bleue Torfgebiet
Die Kartierung von vulkanischen Kratern in Costa Rica
Das für seine vielfältige Landschaft bekannte Costa Rica beherbergt zahlreiche Vulkane. Der Vulkan Poas ist einer der größten und aktivsten. Er befindet sich nur etwas mehr als 32 Kilometer von der Hauptstadt San Jose entfernt und ist in den letzten zwei Jahrhunderten 40 Mal ausgebrochen, zuletzt im September 2019. Aufgrund der Nähe zu einem großen Ballungszentrum ist die kontinuierliche Überwachung des dynamischen Vulkankraters für die öffentliche Sicherheit und die wissenschaftliche Forschung von großer Bedeutung.
Vulkan Poas in Costa Rica
Das ARSL hat eine eingehende Studie über den Vulkan Poas durchgeführt und dabei wichtige Daten mithilfe moderner Drohnentechnologie gesammelt. Die Studie umfasste zwei primäre Datenerhebungen, die jeweils unterschiedliche Aspekte der Vulkanüberwachung betrafen.
Zunächst wurden mit einer DJI Mavic 2 Enterprise Advanced Wärmebildaufnahmen gemacht. Diese Daten konzentrierten sich auf die Identifizierung von Temperaturschwankungen im Vulkankrater, so dass die Wissenschaftler zwischen Temperaturveränderungen, die durch vulkanische Aktivität verursacht werden, und solchen, die durch externe Faktoren wie die Sonneneinstrahlung beeinflusst werden, unterscheiden können. Das Verständnis dieser Temperaturunterschiede ist unerlässlich, um das Aktivitätsniveau des Vulkans und mögliche Gefahren genau einschätzen zu können.
Beim zweiten Datenset wurde mithilfe von Photogrammetrie, die mit DJI Terra verarbeitet wurde, ein hochauflösendes 3D-Modell des Kraters erstellt. Dank dieser detaillierten Darstellung können Wissenschaftler selbst die kleinsten Veränderungen – bis auf Zentimeter genau – vor und nach Vulkanausbrüchen erkennen. Für die Vorhersage künftiger Ausbrüche und die Verringerung der damit verbundenen Risiken ist die Überwachung solcher kleinräumigen Veränderungen unverzichtbar.
Ein Hauptanliegen von Costa Rica ist die Notfallvorsorge in Bezug auf Vulkanausbrüche. In 2017 gab es auf dem Poas einen erheblichen Ausbruch, der zu Evakuierungen führte; ein weiterer Ausbruch ereignete sich Anfang dieses Jahres. Angesichts dieser Ereignisse interessieren sich OVSICORI, das Vulkanologische und Seismologische Observatorium von Costa Rica und ARSL ob und wie die DJI Dock 2 für die kontinuierliche Überwachung und den automatisierten Betrieb von Drohnen eingesetzt werden kann.
OVSICORI betrachtet die Überwachungsbemühungen am Poas als Proof of Concept. Bei Erfolg ist geplant, die Datenerfassung und 3D-Kartierung auf andere, weiter entfernte aktive Vulkane des Landes auszuweiten. Das mit DJI Terra erstellte Photogrammetriemodell liefert aktuelle Grundliniendaten über den Krater, insbesondere in den Bereichen, die eingestürzt sind. Dieses Modell dient als wichtige Referenz für die Identifizierung von Veränderungen bei nachfolgenden Überwachungsmaßnahmen und trägt dazu bei, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Vulkanbeobachtung zu verbessern.
Durch den Einsatz von DJI Terra erweitert die Arbeit des ARSL am Vulkan Poas das Verständnis der vulkanischen Aktivität und spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Notfallvorsorge und der öffentlichen Sicherheit in Costa Rica. Die aus dieser Forschung gewonnenen Erkenntnisse haben das Potenzial, die Überwachungsstrategien für andere Vulkane sowohl in der Region als auch weltweit zu beeinflussen.
3D-Karte des Vulkans Poas, erstellt mit DJI Terra
Überwachung der Waldgesundheit auf den Malediven
Die Republik Malediven, ein kleiner Atollstaat im Indischen Ozean südwestlich von Indien, besteht aus 26 Atollen und über 1.000 Koralleninseln, die sich über eine Fläche ähnlich groß wie Griechenland ausbreiten. Auf diesen Inseln gibt es dichte tropische Wälder, die für die florierende Tourismusindustrie des Landes von großer Bedeutung sind, da die Bäume den dringend benötigten Schatten vor der intensiven tropischen Hitze spenden. Einer der häufigsten und ökologisch bedeutsamsten Bäume auf den Malediven ist der Indische Mandelbaum. Leider sind diese Bäume stark durch die Haarige Raupe (Euproctis Fraterna) bedroht, ein Insekt, das für seinen unersättlichen Appetit auf Pflanzen bekannt ist. In schweren Fällen können diese Raupen die Bäume entlauben und sogar töten, was eine erhebliche Gefahr für die lokale Umwelt darstellt.
Angesichts dieser Bedrohung hat sich das ARSL in Zusammenarbeit mit einer anderen kanadischen Agentur mit dem Soneva Fushi Resort zusammengetan, um ein wichtiges Schutzprojekt umzusetzen. Sie konzentrierten sich auf die Kartierung der Indischen Mandelbäume auf Kunfunadhoo, einer Resortinsel auf den Malediven und einem UNESCO-Weltbiosphärenreservat. Kunfunadhoo beherbergt eines der größten Resorts des Landes und ist für die Tourismuswirtschaft der Malediven von zentraler Bedeutung, weshalb der Erhalt der Wälder oberste Priorität hat.
Kunfunadhoo Insel, Malediven
Das Hauptziel des ARSL war die Entwicklung eines schnellen Ferndiagnoseinstruments zur Identifizierung von Bäumen, die von der Haarigen Raupe befallen sind. Dazu wurde die LiDAR-Technologie eingesetzt, um detaillierte Punktwolkendaten der gesamten Insel zu sammeln. Diese Daten wurden mit DJI Terra verarbeitet, um ein genaues und hochauflösendes 3D-Modell des Waldes auf der Insel anzufertigen.
Die von DJI Terra entwickelte 3D-Karte spielte eine entscheidende Rolle bei diesem Naturschutzprojekt. Die Karte zeigte eine detaillierte Darstellung des Waldes, mit der die Forscher jeden Indischen Mandelbaum auf Kunfunadhoo genau geografisch lokalisieren konnten. Das 3D-Modell diente dann als Grundlage für den Vergleich des Gesundheitszustands einzelner Bäume, wobei die Wissenschaftler zwischen gesunden Bäumen und solchen mit ersten Anzeichen eines Befalls unterscheiden konnten.
Einblicke in die Gesundheit der Wälder in Echtzeit sind einer der wichtigsten Vorteile des Einsatzes von DJI Terra. Anhand dieser Modelle können die Wissenschaftler Veränderungen im Kronendach des Waldes im Laufe der Zeit mit unglaublicher Präzision überwachen. Durch den Vergleich aktueller Daten mit den historischen Grundlagen können Wissenschaftler subtile Veränderungen in der Baumgesundheit erkennen. Diese Veränderungen, z. B. eine geringere Laubdichte oder eine veränderte Blattfarbe, sind frühe Indikatoren für einen Schädlingsbefall. Diese Früherkennung ist äußerst wichtig, denn so kann rechtzeitig eingegriffen werden, um Bäume zu retten, bevor der Befall zu stark wird.
Auf den Malediven, wo die Wirtschaft in hohem Maße von der Gesundheit und Schönheit der natürlichen Umwelt abhängt, sind solche Echtzeit-Einsichten von unschätzbarem Wert. Die 3D-Modelle helfen bei der sofortigen Erkennung von Bedrohungen wie der Behaarten Raupe und tragen zu langfristigen Waldbewirtschaftungsstrategien bei. Dank der kontinuierlichen Aktualisierung der 3D-Modelle kann das ARSL die Wirksamkeit der Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen verfolgen, den Plan bei Bedarf anpassen und sicherstellen, dass die Wälder ein lebendiger Teil des Ökosystems der Insel bleiben. Mit dieser Technologie werden die Indischen Mandelbäume von Kunfunadhoo geschützt und damit auch die lebenswichtige Tourismusindustrie, die von der natürlichen Schönheit der Malediven abhängt.
3D-Model des südlichen Teils der Insel
ARSL und DJI Terra
Die hochpräzisen 3D-Modellkarten von DJI Terra sind ein bedeutender Fortschritt für Organisationen wie das ARSL der McGill University. DJI Terra verarbeitet LiDAR-, Photogrammetrie-, 2D- und 3D-Daten in kürzester Zeit. So können die Teams ihren Partnern schnell verwertbare Erkenntnisse liefern. Der Einsatz von DJI Terra beim ARSL ist entscheidend für die proaktive und effektive Umweltstrategie des Instituts. Sie trägt zu einem besseren Verständnis und zum Schutz der verschiedenen Biosphären weltweit bei.
Klicken Sie unten, um die vollständige Fallstudie zwischen dem Applied Remote Sensing Lab der McGill University und DJI Enterprise anzuzeigen:
