Dieser Beitrag zur DJI Mavic 3 Multispectral (M3M) wird sich nicht mit Wellenlängen, Bandbreiten oder Kameraspezifikationen beschäftigen. Da bin ich ehrlicherweise völliger Laie und muss mir selbst viel zum Thema anlesen. Stattdessen möchte ich euch meine persönlichen Erfahrungen und Tipps im Umgang mit einer Multispektraldrohne schildern. Welche Besonderheiten bei Flugvorbereitung, -durchführung und Photogrammetriesoftware sind zu beachten? Was benötige ich und wo bekomme ich es her?
1. Speicherkarten
Nach einem Flug nehme ich die Speicherkarte aus der Drohne, kopiere die Bilder auf mein MacBook Pro und stecke die Speicherkarte in mein SD-Karten Case. Im Case liegen ein halbes Dutzend Speicherkarten. Aus dem Case kommt anschließend eine andere Speicherkarte zurück in die Drohne. Sollte auf meinem MacBook etwas mit den Bildern geschehen, hätte ich die betreffende Speicherkarte mit den Originaldateien noch eine gewisse Zeit verfügbar. Wer bislang - so wie ich - auf kleine Speicherkartengrößen gesetzt hat, sollte bedenken, mit jedem Auslösen speichert eine Multispektralkamera nicht 1, sondern 4, 5 oder 6 Bilder ab. Im Fall der M3M wird je Spektralbereich ein Bild (rot, grün, Red Edge und nahes Infrarot) sowie ein RGB-Bild gespeichert. Hat der Anwender als Speicherformat RAW + JPG eingestellt, sind es sogar zwei Farbbilder. Das gewählte Speicherformat und nicht zuletzt die Größe des Befliegungsgebietes führen schnell zu etlichen Gigabytes. Um hier auf der sicheren Seite zu sein, habe ich mir zwei 512 GB Speicherkarten speziell für die M3M angeschafft.
2. Kalibrierpanel
Eine Besonderheit weist die DJI Mavic 3 Multispectral im Vergleich mit ihren beiden Schwestern auf: Sie trägt auf ihrem Rücken statt eines Positionslichtes einen spektralen Sonnenlichtsensor. Der Sensor misst während des Fluges permanent die Sonneneinstrahlung. Die gängigen Photogrammetrie-Softwares berücksichtigen die Sensordaten im Verarbeitungsprozess. So können unterschiedliche Bildreihen, die unter wechselnden Außenbedingungen (z.B. Tageszeiten) aufgenommen worden sind, vergleichbar gemacht werden. Neben den Daten des Sonnenlichtsensors soll oder kann ein zusätzliches Kalibrierpanel (engl. calibrated reflectance panel) eingesetzt werden. Hersteller von Multispektralkameras, wie z.B. Micasense oder Sentera, die eigene Kalibrierpanel als Zubehör anbieten, preisen diese als unverzichtbare Hilfsmittel an. In Foren wird hingegen der Nutzen derartiger Panels kontrovers diskutiert. Oft wird die Frage gestellt, warum DJI zwar Multispektralkameras in Form der Phantom 4 Multispectral oder Mavic 3 Multispectral vertreibt, ein eigenes Kalibrierpanel aber nicht anbietet. Auf der Internetseite oder in den offiziellen Handbüchern von DJI findet man zudem keinerlei Tipps oder Empfehlungen zu Drittherstellern. Ich bin mir gar nicht sicher, ob DJI Terra überhaupt Fotos von Kalibrierpanels verarbeiten kann? Die Frage ist also, kauft man ein Kalibrierpanel oder nicht? Ich habe eins gekauft. Bei den ersten Flügen habe ich es verwendet, kann aber nicht sagen, ob es tatsächlich einen Mehrwert im Verarbeitungsprozess hat. Den Aufwand und Ärger werde ich übrigens kein zweites Mal auf mich nehmen. Warum Ärger? Bestellt habe ich das Kalibrierpanel direkt in den USA bei der Firma Sentera. Eine Überweisung in Dollar auszuführen hatte ich noch geschafft; allerdings war mir nicht bekannt, dass die amerikanische Bank zusätzliche Gebühren für Überweisungen innerhalb der USA erhebt. Als dies mit dem Verkäufer geklärt war, wurde das Panel per Luftpost verschickt. Mir war bewußt, dass Einfuhrabgaben für Waren aus dem Nicht-EU-Ausland anfallen werden. Ich dachte, der Zoll wird sich bestimmt bei mir melden. Nicht der Zoll, aber DHL meldeten sich bei mir. Ich bräuchte für die Abfertigung eine EORI-Nummer, die ich beim Zoll beantragen und anschließend DHL mitteilen müsse. Das Antragsverfahren per Fax, die versendeten E-Mails und der Sinn der Registrierung haben sich mir nicht erschlossen. Aber alles so getan wie gefordert, hielt ich mein Paket wenige Tage später in Händen. Beim Auspacken und studieren der Anleitung wurde deutlich, ein Kalibrierpanel ist ein sehr sensibles Messinstrument. Es gleicht in der Handhabung einem rohen Ei und will stets gut behütet sein. Aber es unterliegt, auch bei größter Sorgfalt, der Vergänglichkeit und so empfiehlt der Hersteller das Panel von Zeit zu Zeit zu erneuern.
3. Verarbeitung Agisoft Metashape Professional
Im Beitrag „Agisoft Metashape Professional“ hatte ich in groben Zügen den Ablauf vom Anlegen eines Projektes, über die Erzeugung einer Punktwolke, bis zum exportfertigen Orthomosaik skizziert. Grundsätzlich können die RGB-Fotos der Multispektraldrohne nach diesem Schema verarbeitet werden. Zusätzliche Arbeitsschritte sind nur für Fotos der Multispektralkamera notwendig. Zu Projektbeginn verlangt die Software eine Trennung von RGB-Fotos (JPG) und Multispektralbildern (TIFF). Umgesetzt wird die Trennung durch einen zweiten Arbeitsbereich im Projekt. Jeder Arbeitsbereich ist unabhängig vom anderen; dies bedeutet im Umkehrschluss, jeder Verarbeitungsprozess muss zweifach ausgeführt werden. Sind die Multispektralbilder in den zweiten Arbeitsbereich eingeladen, und wurde vor und nach dem Flug ein Kalibrierpanel fotografiert, sind der Software die Reflexionswerte, getrennt nach Spektralbereich, bekannt zu machen. Anschließend können die Fotos ausgerichtet, Punktwolke, DEM und Orthomosaik erzeugt werden. Der Hauptnutzen einer Multispektralkamera liegt darin, Berechnungen mit den Spektralbereichen (rot, grün, Red Edge und nahes Infrarot) durchzuführen. Im Rasterrechner werden die Formeln hinterlegt. Die sicherlich bekannteste Formel ist der normalisierte differenzierte Vegetationsindex (NDVI). Die Formel lautet: (Rot - nahes Infrarot) / (Rot + nahes Infrarot). Als Anzeigebereich wird das Orthomosaik verwendet. Nach Anwendung der Formel ändert sich die Farbdarstellung und eine zusätzliche Legende erscheint. Der Betrachter kann anhand der Einfärbungen tote Materie, gesunde und geschwächte Pflanzen unterscheiden. Das veränderte Orthomosaik kann anschließend auch exportiert werden.