Der Fliegende Wildretter in Aktion: DLR und BJV nutzen ferngesteuerte Flug-plattform zur Rehkitzrettung
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Der Fliegende Wildretter in Aktion:
DLR und BJV nutzen ferngesteuerte Flug-
plattform zur Rehkitzrettung
Tilman Wimmer, Martin Israel, Peter Haschberger
und Anita Weimann
Zusammenfassung durchgeführt. Trotz der relativ kurz bemessenen
Suchsaison (etwa von Mitte Mai bis maximal Mitte
Der Fliegende Wildretter des Deutschen Zen- Juni) konnten dabei viele Kitze vor dem Mähtod
trums für Luft- und Raumfahrt ist als prototy- gerettet und wichtige Erfahrungen mit dem Sys-
pische Kleinserie seit dem Jahr 2010 erfolgreich tem im praktischen Einsatz gewonnen werden.
in Deutschland und Österreich im Einsatz, um Die technische Zuverlässigkeit des Geräts auch
aus der Luft Wildtiere während der Wiesenmahd bei ungünstigen Umweltbedingungen, seine Be-
aufzuspüren und diese so vor dem Tod durch nutzerfreundlichkeit und damit verbunden die
das Mähwerk zu retten. Der Prototyp basiert auf Entlastung des Benutzers von automatisierbaren
einem ferngesteuerten Multikopter, der mit meh- Aufgaben sind dabei wesentliche Faktoren für
reren Kameras ausgestattet ist und damit im Flug den Sucherfolg.
zuverlässiger und wesentlich schneller Wildtiere
erkennen kann, als dies mit bisher praktizierten Der Beitrag stellt das System vor, beschreibt
Methoden möglich ist. Gemeinsam mit dem Ba- den Ablauf typischer Feldeinsätze mit dem Flie-
yerischen Jagdverband und weiteren ausgewähl- genden Wildretter und fasst die wesentlichen
ten Nutzern wurden in den Jahren 2011 und 2012 Erkenntnisse zusammen. Im Ausblick werden die
Foto: DLR
zahlreiche Feldeinsätze zur Rettung von Rehkit- erkannten Probleme kurz diskutiert und mögliche
zen mit dem Prototyp des Fliegenden Wildretters Lösungen aufgezeigt.
Hege und Bejagung des Rehwildes I Seite 71
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1 Einleitung treiben der Jungtiere beispielsweise durch Lärm
oder Verstänkern funktioniert wegen des Drü-
Wildtiergefährdung während ckinstinktes nicht. Das Suchen der Tiere vor der
der Wiesenmahd Mahd ist hingegen nur dann wirkungsvoll, wenn
Grasflächen wirklich flächendeckend abgesucht
Unbeabsichtigte tödliche Verletzungen von werden, was durch den enormen Personal- und
Wildtieren durch Mähmaschinen stellen schon seit Zeitaufwand aber nur für kleinere Flächen und
Jahrzehnten ein bis heute noch nicht befriedigend nur bei ausreichend langer Vorwarnzeit möglich
gelöstes Problem dar. So beziffert Kittler in einer ist. Einer Suchleistung ohne technische Hilfsmittel
Veröffentlichung aus dem Jahr 1979 die Verluste von nur etwa 0,35 Hektar pro Stunde steht heu-
von Rehwild durch landwirtschaftliche Maschinen te eine Mähleistung von mehr als 10 Hektar pro
in der (damaligen) BRD auf mehr als 84.000 getö- Stunde gegenüber. Eine deutliche Verbesserung
tete Tiere im Jagdjahr 1976/77 (Kittler 1979). im Sinne einer effektiveren und gleichzeitig zuver-
lässigeren Suche stellt der „Tragbare Infrarotwild-
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung retter“ der Firma I.S.A. Industrieelektronik dar, der
moderner Mähmaschinen zur Futtermittelgewin- beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt
nung und die damit verbundene Verbreiterung entwickelt wurde und seit 1999 als tragbares Sys-
der Mähwerke bei gleichzeitiger Erhöhung der tem1 kommerziell verfügbar ist. Das Gerät wird
Arbeitsgeschwindigkeit wird das Problem der von einer Person vor der Mahd über die Wiese be-
landwirtschaftlich bedingten Wildtierverluste wegt und erkennt mit Hilfe von Infrarotsensoren
heute gegenüber früheren Jahren noch weiter Wärmeunterschiede im Gras. Es arbeitet unter ge-
verschärft. eigneten Randbedingungen (kein Sonnenschein)
sehr zuverlässig und anwenderfreundlich.
Dieser Trend zur Optimierung der Futtermitte-
lernte ist zwar im wirtschaftlichen Sinne positiv für Im Rahmen eines BMBF-Verbundprojekts wur-
Landwirte und Lohnunternehmer, lässt aber Reh- de in den letzten Jahren umfassend der Einsatz
kitzen und Wiesenbrütern immer weniger Zeit, weiterer Sensoren und Plattformen zur Erken-
ihr bevorzugtes Nahrungs- und Deckungshabitat nung des Wildes erprobt (BMBF). Insbesondere
während der Wiesenmahd ungestört zu nutzen. wurde versucht, ein Gerät für die direkte Mon-
Besonders verhängnisvoll ist dies in den Monaten tage an der Mähmaschine zu entwickeln. Bei
Mai und Juni, weil hier die Zeit der ersten Wiesen- so einem Gerät wird der Suchvorgang mit dem
mahd des Jahres mit der Brut- und Setzzeit der Mähvorgang gekoppelt. Eine zentrale Erkennt-
meisten Bodenbrüter zusammenfällt (CIC 2011). nis der Untersuchungen war, dass einer der
Insbesondere für Rehkitze besteht in den ersten Vorteile einer fliegenden Plattform eben in der
Tagen nach Ihrer Geburt eine sehr hohe Gefahr, zeitlichen Entkopplung des Suchvorgangs vom
Opfer der Mähmaschine zu werden. Zwei natür- Mähvorgang liegt. Damit wird für die Suche Zeit
liche Schutzmechanismen des Kitzes sind zwar gewonnen. Sensorsystem und die Suchstrategie
wirksam gegen natürliche Feinde wie Fuchs oder können aufgabenspezifisch optimiert werden,
Wolf, erweisen sich aber gegenüber der Bedro- wodurch die Erkennungsrate steigt. Ein anschlie-
hung durch Maschinen als wenig hilfreich, bzw. ßendes Wiederfinden der Kitze während der
als kontraproduktiv: Mahd erfordert allerdings ein geeignetes Mar-
kierungsverfahren (z.B. mittels RFID-Tags) für die
1) Der Drückinstinkt verhindert während der er- Tiere. Zudem besteht durch die zeitliche Tren-
sten Lebenstage die Flucht des Kitzes auch und nung das Risiko, zwischenzeitlich geborene Tiere
gerade bei einer unmittelbaren Bedrohung. Das nicht erfassen zu können. Basierend auf diesen
Kitz sucht Deckung im hohen Gras und verharrt Ergebnissen wird im laufenden Projekt „System
dort regungslos, um der Aufmerksamkeit des und Verfahren zur Rehkitzrettung während der
vermeintlichen Jägers zu entgehen. Grünlandmahd“ mit Unterstützung des Bundes-
2) Die fehlende Witterung des Jungtiers in den er- ministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und
sten Lebenstagen macht die Suche mit Hunden Verbraucherschutz ein einsatztaugliches System
wenig effektiv. für die Kitzrettung entwickelt.
Dadurch werden die bislang in der Landwirt- Die nachfolgenden Kapitel beschreiben das Sys-
schaft praktizierten Ansätze zur Vermeidung von tem des Fliegenden Wildretters (Israel 2011) und
Unfällen mit Rehkitzen sehr erschwert: Das Ver- die Erfahrungen, die in praktischen Tests gewonnen
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Fliegende Wildretter in Aktion
Abb. 1a: Asctec
Flugplattform mit DLR-
Nutzlast (links)
Abb. 1b: Komponenten
der Bodenstation
wurden. In der Kette des Wildrettungsprozesses Auf dem Laptop der mobilen Bodenstation wird
„Suchen – Markieren – Wiederfinden der Kitze“ die Planung des Flugwegs über eine kartenbasier-
deckt das vorgestellte System die erste Phase ab. te grafische Benutzeroberfläche durchgeführt:
Der sogenannte „Waypoint Editor“ ist eine HTML
/ Javascript Webapplikation, die die Google Maps
2 Material und Methoden Javascript API v3 nutzt. Wichtigste Komponente
ist hierbei das Google Maps Hauptfenster, welches
2.1 Prototyp des Fliegenden Wildretters ein Satellitenbild der gewünschten Wiese und der
umliegenden Felder zeigt. Sobald der Nutzer seine
Der Prototyp des Fliegenden Wildretters besteht eigene Position durch eine grüne Fahne gekenn-
aus einer kommerziellen Flugplattform vom Her- zeichnet hat, kann er die Ecken der gewünschten
steller „Ascending Technologies GmbH“2, die als Fläche mit roten Fähnchen abstecken. Ist das Poly-
Trägersystem für die vom DLR entwickelte Wild- gon geschlossen, wird automatisch ein günstiger
retter-Nutzlast dient. Die aus Fernsteuerung und Flugpfad berechnet.
Laptop bestehende mobile Bodenstation dient der
automatisierten Steuerung der Flugmission und Abb. 2: Autopylot
der manuellen Steuerung während des Starts und Software
der Landung:
Bei der Flugplattform in Abbildung 1 handelt es
sich um einen sogenannten „Oktokopter“ vom
Typ „Falcon 8“, der durch seine 8 Antriebe sehr
eigenstabil und wendig bis zu einer Flugdauer von
15 Minuten fliegen kann.
Die Wildretter-Nutzlast verfügt über mehrere Ka-
meras für unterschiedliche Wellenlängenbereiche:
Die wichtigste Rolle spielt dabei eine miniaturisier-
te Wärmebildkamera, die im langwelligen Infra-
rotbereich zwischen 8 µm und 15 µm empfindlich
ist und auf diese Weise Temperaturunterschiede
sichtbar machen kann. Je kälter die Außentempe- 2.2 Methodik der Kitzsuche mit dem
ratur, umso deutlicher hebt sich die Körperwärme Fliegenden Wildretter
im Gras versteckter Tiere gegenüber ihrer Um-
gebung ab. Außerdem verfügt die DLR-Nutzlast Eine Kitz-Suchkampagne mit dem Fliegenden
noch über eine weitere Kamera, die im sichtbaren Wildretter lässt sich in 4 wesentliche Schritte un-
Spektralbereich arbeitet und zusätzliche Sicher- terteilen:
Abbildungen: DLR
heit bei der Identifikation von Wildtieren bringt.
Das ist besonders hilfreich bei wärmeren Außen- 1. Flugvorbereitung
temperaturen, die eine eindeutige Erkennung al- Zunächst werden die für die Planung des Flugwegs
leine aufgrund des IR-Bilds erschweren. erforderlichen Kartendaten mittels einer mobilen
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3. Kitzsuche mit GPS Handgerät
Die potentielle Lagerstelle eines Rehkitzes wird
nach manueller Markierung in der ebenfalls vom
DLR entwickelten „AutoPylot“-Software georefe-
renziert und die Koordinaten anschließend auf ein
GPS Handgerät übertragen, mit dessen Hilfe ein
Suchteam mit hoher Genauigkeit (Abweichung
im Bereich weniger Meter) zu der Kitz-Lagerstelle
geleitet wird.
4. Ingewahrsamnahme des Kitzes
Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, wie nach
Abb. 3: Flugführung des Internetverbindung direkt am Einsatzort auf den erfolgreicher Suche mit dem Jungtier verfahren
Fliegenden Wildretters Laptop der Bodenstation heruntergeladen. Damit werden kann. Die gebräuchlichste und wahr-
erfolgt dann die Planung des Flugwegs: Das Such- scheinlich sicherste Methode besteht in der In-
gebiet wird durch den Benutzer definiert, so wie gewahrsamnahme des Tieres für die Dauer der
beispielhaft in Abbildung 2 aufgezeigt. Gefährdung. Das Kitz wird unmittelbar nachdem
es vom Suchteam aufgespürt wurde von seiner
2. Flugdurchführung Lagerstelle weg an einen sicheren Ort gebracht,
Der Fliegende Wildretter wird zunächst manuell wo es für die Dauer der Mahd verwahrt wird.
gestartet und führt anschließend seinen Flug nach Dies kann z. B. in einer Holzkiste am Rande der
Erreichen der vom Piloten vorzugebenden Arbeits- Wiese erfolgen, wie in Abbildung 5a.
höhe automatisch entlang des vorab geplanten
Wegs durch. Für den Zeitraum der Wiesenmahd verbleibt
das Kitz dort. Unmittelbar nachdem keine Gefahr
Abbildung 3 zeigt schematisch die Flugführung mehr durch das Mähfahrzeug besteht wird es
des Fliegenden Wildretters, bei der die abzusu- wieder auf der frisch gemähten Fläche ausgesetzt
chende Fläche von der Autopylot Software auto- (Abb. 5b).
Abb. 4a: Suchteam matisch in mehrere Flugstreifen aufgeteilt wird,
auf dem Weg zur Kitz- wobei durch eine leichte Überschneidung der Flug- Eine zweite Methode besteht in der Markie-
lagerstelle streifen eine vollständige Abdeckung der Suchflä- rung der Fundstelle mit einer Fahne. Diese Me-
che gewährleistet wird. Das Infrarot-Kamerabild thode ist zwar für das Rehkitz gegenüber der In-
Abb. 4b: Mittels GPS wird während des Flugs in Echtzeit an die Boden- gewahrsamnahme stressfreier, aber gleichzeitig
gefundenes Rehkitz station übertragen, wo es auf das Vorhandensein auch weniger sicher, weil der Fahrer der Mähma-
(rechts) von Kitzlagerstellen hin untersucht wird. schine die Fahne übersehen könnte oder für den
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Fliegende Wildretter in Aktion
Abb. 5a: Ingewahrsam-
nahme (links)
Abb. 5b: Wiederaus-
setzen
Fall einer zwischenzeitlichen Standortverlage- Lagerstellen hin analysiert. Dabei spielt die Inten-
rung (beispielsweise durch das Muttertier) die sität der Sonneneinstrahlung eine entscheidende
markierte Lagerstelle nicht mehr stimmt. Rolle. Das wird durch Abbildung 7 verdeutlicht:
Während bei bedecktem Himmel im linken Bild
Die Wahl der Verfahrensweise liegt in der Ent- ein einzelnes Rehkitz als heller Fleck im Thermal-
scheidung des jeweiligen Jägers oder Landwirts, bild deutlich erkennbar ist, ist eine sichere Identi-
der die Suche durchführt. Die derzeitige Jagd-, fikation der gleichen Szene aus gleicher Höhe im
bzw. Tierschutzgesetzgebung sieht dafür keine Bild rechts nicht mehr möglich. Die Sonne hat in
verbindliche Regelung vor. dieser Aufnahme für eine Erwärmung von Erd-
hügeln gegenüber der umgebenden Grasland-
3 Ergebnisse und Diskussion schaft gesorgt. Diese weisen im Infrarotbild nicht
selten eine annähernd gleiche Form und Größe Abb. 6: Übersicht der
3.1 Erfahrungen der Feldeinsätze auf, wie ein Rehkitz. Eine sichere Unterscheidung DLR-Wildretter-Einsät-
mit dem Fliegenden Wildretter im ist damit nicht mehr möglich. ze in der Saison 2012
Jahr 2012
Im Frühjahr 2012 wurden mit einer Kleinserie
bestehend aus vier Fliegenden Wildrettern im
süddeutschen Raum insgesamt 31 Rehkitze vor
dem Mähtod gerettet. Die Einsatzorte gehen aus
Abbildung 6 hervor. Die unterschiedlichen farb-
lichen Markierungen stehen für die drei an den
Sucheinsätzen beteiligten Institutionen Deut-
sches Zentrum für Luft und Raumfahrt (grün),
Bayerischer Jagdverband (blau), den Landma-
schinenhersteller Claas (rot) und einer beteili-
gten, engagierten Privatperson (gelb).
In der Suchsaison 2012 kam kein automa-
tischer Mustererkennungsalgorithmus zur De-
Abbildungen: DLR
tektion der Rehkitze zum Einsatz. Die zur Bo-
denstation übertragenen Videobilder wurden
vom Piloten und dem Assistenten an der mobilen
Bodenstation auf das Vorhandensein möglicher
Hege und Bejagung des Rehwildes I Seite 75
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Abb.7: Thermalbild
aus 50m Höhe bei
bedecktem Himmel
(links) und Sonnen-
schein (rechts)
Es hat sich bei den Einsätzen bewährt, bei gu- negativ (d. h. Rehkitz übersehen) Rate und damit
ten Temperaturbedingungen (also z. B. morgend- die meisten Kitzopfer verursacht.
lich kühlen Temperaturen) eine Flughöhe von
50 m zu wählen. In dieser Höhe ist das Verhältnis Die Akzeptanz des Systems bei zukünftigen
zwischen Flächenleistung und Zuverlässigkeit bei Nutzern ist stark abhängig von dessen Zuverläs-
der Erkennung der Rehkitze sehr gut. Je niedriger sigkeit und der Einfachheit in der Bedienung. Hier
das Fluggerät fliegt, desto zuverlässiger ist zwar zeigte sich, dass möglichst wenige Einzelkompo-
die Identifikation, aber die maximal mögliche Flä- nenten im Zweifelsfall einem komplexeren System
chenleistung nimmt durch die geringere Flächen- aus mehreren Bedienelementen vorzuziehen ist.
überdeckung ab. Weil Zeitdruck bei der Suche Die technische Zuverlässigkeit und Ausfallsicher-
eine große Rolle spielen kann, stellt diese Flughö- heit aller Komponenten stellte sich insbesondere
he einen guten Kompromiss zwischen Geschwin- unter Zeit- und Erwartungsdruck als absolut es-
digkeit und Zuverlässigkeit dar. sentiell heraus, um rechtzeitig ohne Zeitverlust die
Suche durchführen zu können.
Neben sich in der Sonne erwärmenden Erd-
hügeln stellen verlassene Kitzlagerstellen eine Bei Sonnenschein funktioniert das System noch
weitere Ursache für Fehlalarme dar. Diese sind nicht effizient. Zwar können auch bei Sonnen-
(wiederum in Abhängigkeit von der Intensität einstrahlung Kitze gefunden werden, allerdings
der Sonneneinstrahlung) unter Umständen noch muss das Fluggerät dann tiefer fliegen und das
Stunden, nachdem sie vom Kitz verlassen wurden, führt zu einer längeren Flugdauer auf Grund des
deutlich als vermeintliche Kitzlagerstelle im Infra- geringeren Sichtfeldes. Fliegt man anstatt in 50 m
rotbild erkennbar und wurden nicht selten mit Flughöhe nur in 30 m Höhe, dann verdoppelt sich
einem echten Kitz verwechselt. in etwa die Flugzeit.
3.2 Diskussion der Ergebnisse 4 Ausblick
Mit dem fliegenden Wildretter ist ein Werkzeug Verbesserungspotential besteht in technischer
entstanden, mit dem Rehkitze bei günstigen Um- Hinsicht bei der Auswertung der Bilddaten. Die-
gebungsbedingungen schnell und sicher detek- se erfolgt im Moment noch nicht automatisiert.
tiert und geborgen werden können. Verglichen Ein Mustererkennungsalgorithmus, der Rehkitze
mit der Methode „Wiese zu Fuß ablaufen“ ver- automatisch und mit hoher Zuverlässigkeit identi-
ringert sich die Suchdauer von 166 Minuten pro fizieren kann, würde den Piloten entlasten.
Hektar auf 4 Minuten pro Hektar (also um mehr
als den Faktor 40). Die GPS-gestützte Wegpunkt- Bei Batterien ist das Verhältnis von Energiedichte
navigation gewährleistet eine vollständige Ab- zum Eigengewicht in den letzten Jahren durch die
Abbildungen: DLR
deckung der gesamten Suchfläche. Dies ist ein Einführung der Lithium-Polymer („LiPo“) Techno-
wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen logie erheblich verbessert worden. Wegen des gi-
Methoden, da das Übersehen, aufgrund feh- gantischen Marktpotentials bei mobilen Geräten
lender Abdeckung den größten Anteil der falsch darf man mit weiteren Fortschritten auf dem Ge-
Seite 76 I Schriftenreihe des Landesjagdverbandes Bayern
Fliegende Wildretter in Aktion
biet der Batterietechnik rechnen, wovon auch die Referenzen
UAV Technologie und damit der Fliegende Wild- BMBF: Haschberger P., Schlagenhauf G.: „Entwicklung und
retter profitieren wird. Erprobung eines Trägersystems mit Sensortechniken zur
Auffindung wildlebender Tiere beim Mähen landwirtschaft-
Außerdem wird die Preisentwicklung bei UAVs licher Flächen – Wildretter“, gemeinsamer Abschlussbericht
eine wichtige Rolle für die Marktakzeptanz spie- der Projektpartner, BMBF-Förderkennzeichen 16SV3669,
len. Der größte Anteil bei den Gesamtkosten des 01.04.2008 – 31.12.2011
Systems liegt derzeit bei der Thermalkamera und International Council for Game and Wildlife Conservation
der Flugplattform. Der allgemeinen preislichen (CIC): Mowing Mortality in Grassland Ecosystems, 2011
Entwicklung bei technischen Systemen folgend Israel M. (2011): „A UAV based roe deer fawn detection
kann man von sinkenden Preisen in der Zukunft system“
ausgehen. International Archives of Photogrammetry and Remote
Sensing, Vol XXXVIII-1/C22, ISSN 1682-1777, pp. 1-5
5 Danksagungen Kittler L. (1979): „Wildverluste durch den Einsatz land-
wirtschaftlicher Maschinen nach einer Erhebung aus dem
Die Autoren danken allen Projektkollegen bei Jagdjahr 1976/77 in Nordrhein-Westfalen“
Fa. I.S.A. Industrieelektronik GmbH, Fa. CLAAS Zeitschrift für Jagdwissenschaft, Ausgabe 25, April 1979:
Saulgau GmbH und der TU München sowie den S. 22-32
engagierte Kitzsuchern Dr. E. Zeltner, Dr. E. Moser
und P. Pelz.
Adressen
Die Förderung des Vorhabens erfolgt anteilig aus Peter Haschberger, Martin Israel, Tilman Wimmer,
Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Deutsches Zentrum für Luft- und
Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) Raumfahrt e. V. (DLR)
aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bun- Institut für Methodik der Fernerkundung
destages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Münchner Str. 20
Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung 82234 Weßling-Oberpfaffenhofen
(BLE) im Rahmen des Programms zur Innovations- peter.haschberger@dlr.de
förderung. martin.israel@dlr.de
tilman.wimmer@dlr.de
Anita Weimann
Bayerischer Jagdverband
Hohenlindner Str. 12
85622 Feldkirchen
anita.weimann@jagd-bayern.de
Fußnoten
1 Tragbarer Infrarot Wildretter der Firma I.S.A. Industriee-
lektronik GmbH siehe http://www.wildretter.de
2 Ascending Technologies GmbH, Krailing
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