Fruchtbare Bilderflut

Drohnen liefern bereits heute bestechend scharfe Fotos für den Amateurbereich. Für den professionellen Einsatz erfordern die riesigen Datenmengen zugleich neue Lösungen – und versprechen in Bereichen wie Infrastruktur, Landwirtschaft und Sicherheit einen Paradigmenwechsel.

Er boomt, der Markt für Drohnen. Weltweit prognostizieren Studien wie die Gartner-Studie Personal and Commercial Drones, Worldwide⁽¹⁾ eine Vervielfachung des Weltmarkts für zivil genutzte Drohnen in den kommenden Jahren. Für Deutschland kommt der Verband für unbenannte Luftfahrt (VUL) in der Analyse des deutschen Drohnenmarktes⁽²⁾ zu dem Ergebnis, dass aktuell zwar erst 19.000 Drohnen kommerziell eingesetzt würden. Doch bereits für das Jahr 2030 sagt diese Studie eine Zunahme auf 126.000 kommerziell eingesetzte Drohnen voraus. „Der deutsche Drohnenmarkt wird bis 2030 von 574 Millionen Euro auf fast 3 Milliarden Euro anwachsen.“ Das Wachstum werde vor allem durch den kommerziellen Markt getrieben.

Bedarf dafür besteht z. B. auf großen Baustellen. Mit Foto- und Filmaufnahmen von Drohnen lassen sich Baufortschritte dokumentieren, die Einhaltung von Sicherheitsmaßnahmen beweisen, Diebstähle verhindern usw. Immer mehr Firmen nutzen hochwertige Luftbilder, um Pläne zu vervollständigen; die ISBM GmbH, ein Ingenieur- und Sachverständigenbüro für Arbeits-, Brand- und Explosionsschutz, verwendet auch Luftbilder von Gebäuden ihrer Kunden, um auf dieser Grundlage Fluchtpläne zu fertigen.⁽³⁾

„Die professionellen Anwender nutzen die Drohnen selten nur für einen Zweck, sondern setzen diese für vielfältige Anwendungen ein: Vermessung, Kartierung, Inspektion, Film-und Fotoaufnahmen etc.“, resümiert der VUL.

Herausforderungen für die Datenflut

Je mehr digitale Assets jedoch bereit stehen, desto schwieriger wird der Umgang mit der Datenflut. Wenn eine Drohne tausende von Aufnahmen macht, lassen sich diese nur noch theoretisch händisch verschlagworten. Hierzu bedarf es automatisierter Verfahren, um sicherzustellen, dass sich die benötigten Bilder auch in Kürze finden lassen. Behördliche Auflagen und andere rechtliche Vorgaben sind zuverlässig einzuhalten.

Hochauflösende Aufnahmen in bestmöglicher Qualität beanspruchen zudem enorm viel Speicherplatz. Aktuell ist bereits ein Großteil der Drohnen mit hochauflösenden Kameras ausgestattet, die stabilisiert werden. Sie liefern verwacklungsfreie Fotos und Videos in teils bestechender Qualität aus der Luft. Nehmen wir als Beispiel die DJI Mavic 2 Pro, die der Weltmarktführer⁽⁴⁾ noch im Hobby-Bereich positioniert und nur ca. 1400 Euro kostet. Diese Drohne kann Fotos im verlustfreien RAW-Dateiaustauschformat DNG mit über 20 Megapixel in einer Farbtiefe von 10 Bit aufzeichnen – pro einzelnem Foto beansprucht dies über 40 Mbyte.⁽⁵⁾

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Je mehr digitale Assets bereit stehen, desto schwieriger wird der Umgang mit der Datenflut.

Lösungsansätze durch Digital Asset Management

Die Problematik der Bilderflut lässt sich nur mit einem professionellen Asset Management System, wie Portfolio, in den Griff bekommen. Mithilfe von „Portfolio“ von Extensis lässt sich das Risiko teurer Copyright-Verstöße minimieren. Sie ist eine Speziallösung, die ein digitales Rechtemanagement über die Integration in die FADEL Rights Cloud beinhaltet.

Geo-Daten lassen sich ebenso leicht integrieren wie andere Informationen, etwa der Aufnahmezeitpunkt, die bereits in unterschiedlichen Formaten in der jeweiligen Datei vorhanden sind. Zusätzliche Informationen lassen sich auf einfache Weise ergänzen: Portfolio liefert bereits in der Standardkonfiguration vielfältige Optionen wie überwachte Ordner für die einfache Verschlagwortung von Fotos, Videos und anderen Assets mit. Zudem lässt sich der Workflow sehr weitgehend automatisieren und in Drittanbieter-Programme wie CRM-Software einbinden.

Eine Besonderheit von Portfolio ist die Integration des MrSID-Dateiformats. Damit lassen sich Bilder auf Wunsch verlustfrei oder mit – relativ zur Dateigröße – sehr geringen Verlusten komprimieren. Bei gleicher Qualität wie JPEG schreibt MrSID, Standard bei Karteninformationen seit rund 20 Jahren, etwa nur halb so große Dateien.⁽⁶⁾

Die Weiterbearbeitung – beispielsweise die Konvertierung in andere Dateiformate – leistet Portfolio ebenfalls, auf Wunsch nahezu vollautomatisch. Ohne weiteres menschliches Zutun können Firmen etwa die Aufnahmen eines Drohnenflugs in einen speziellen Ordner ablegen, die Dateien katalogisieren lassen, nachbearbeiten, ins MrSID-Format konvertieren und auf eine Webseite stellen und die Original-Datei mit neuer Bezeichnung auf einem Backup-Server sichern.

Über Geoinformationen

Schutzbedarf: Geoinformationen können sehr umfassend sein. Das Beispiel zeigt einen Ausschnitt der bayerischen Biotop-Kartierungen. Quelle: Umweltatlas.bayern.de

Der Begriff Geoinformation (= raumbezogene Information; entspricht dem englischen Begriff geospatial) umfasst gemäß der DIN ISO 19101 „alle Phänomene, die sich auf geografische Ereignisse beziehen, die im Zusammenhang mit einer Position auf der Erde stehen“.

Dabei kann es sich um einfache Informationen wie den Breiten- und Längengrad, verknüpft mit dem Datum einer Fotoaufnahme handeln – oder um sehr komplexe Datensätze, etwa über hohe Grundwasserstände, Naturgefahren usw. Seit rund zehn Jahren stellen deutsche Behörden immer mehr Informationen auch der Allgemeinheit über das Internet zur Verfügung. Über das Geoportal Bayern sind beispielsweise aktuelle Kartierungen der bayerischen Biotope abrufbar.

Zahlreiche Detailinformationen fließen bei der Übersichtskarte zu möglichen Überschwemmungsgebieten zusammen. Quelle: Geoportal.bayern.de

Die dafür nötigen Daten stammen aus unterschiedlichen Quellen und liegen in unterschiedlichsten Dateiformaten vor. Um Geoinformationen einheitlich aufzuzeichnen und grenzüberschreitend nutzen zu können, hat die EU 2007 eine eigene Richtlinie erlassen – INSPIRE (IN frastructure for SPatial InfoRmation in Europe). Diese soll bis 2021 vollständig umgesetzt sein.

Die wirtschaftliche Bedeutung der Geoinformationen ist kaum zu überschätzen. Dazu Dr. Tobia Lakes, Professor an der Humboldt-Universität in Berlin: „In Deutschland werden Geoinformationen heute bereits als eine der wichtigsten Querschnittstechnologien dieses Jahrhunderts (…) gesehen.“

JPEG vs. RAW

JPEG geht auf die Joint Photographic Experts Group zurück, die dieses Dateiformat mit unterschiedlichen Kompressionseinstellungen entwickelt hat. Es gibt mit JPEG2000 auch eine Variante, die verlustfrei komprimieren kann, jedoch keine deutliche Verkleinerung der Datenmenge mit sich bringt. Daher greifen die Programme in der Regel auf verlustreiche Komprimierungsmethoden zurück, die die Dateien blockweise verdichten.

RAW-Dateien sind Dateien, die ohne Nachbearbeitung direkt auf den Kamerachip aufgezeichnet werden. Sie enthalten somit alle ursprünglich vorhandenen Informationen. Wer die Fotos im verlustbehafteten JPEG-Dateiformat in guter Qualität speichert, erhält im Beispiel der 20-Megapixeldatei mit 10 Bit Farbtiefe eine Dateigröße von etwa 9 Mbyte. Bei der verlustreichen Komprimierung als JPEG geht jedoch nicht nur ein mehr oder weniger sichtbarer Qualitätsverlust einher, die Dateien lassen sich auch nicht mehr ohne weiteres nachbearbeiten. Ist das Foto beispielsweise zu hell oder zu dunkel, lässt es sich als DNG (dem von Adobe entwickelten RAW-Datei-Austauschformat) noch ohne weiteres in der Nachbearbeitung „retten“, als JPEG-Datei fehlen dazu die dafür nötigen Bildinformationen.

Zukunftsmusik: Machine Learning

Durch die Bereitstellung hoch auflösender, stark und verlustfrei komprimierter Bilder, die sich einfach verwalten, bearbeiten und nutzen lassen, ergeben sich völlig neue Möglichkeiten in vielen Bereichen, nicht nur im Bau. Dazu ist auch die Verknüpfung mit Methoden erforderlich, die KI (Künstliche Intelligenz) nutzen, genauer: Machine Learning.

Traditionell war es bis vor wenigen Monaten nur möglich, lediglich punktuelle Werte zu berechnen und statistisch auszuwerten.

Die maschinengestützte Auswertung von Bildinformationen ist heute erst sehr eingeschränkt machbar, etwa bei der Personenerkennung. Inzwischen sind Industrie-4.0-Lösungen aber schon in der Lage, selbst Kurvenverläufe auszuwerten und daraus Handlungsempfehlungen abzuleiten: Diese Innovation bietet die in Deutschland entwickelte KI-Lösung Analyser von Contech Engineering seit Herbst 2018. Zeigen sich etwa bei der Fertigung von hochwertigen Linsen oder im Fahrzeugbau Auffälligkeiten, ist es dadurch erstmals möglich, den Produktionsleiter per E-Mail darüber zu benachrichtigen, so dass dieser rechtzeitig eingreifen kann – noch während die Produktion läuft. So lässt sich die Produktion von Ausschuss ebenso wie die Gewährleistungsrisiken deutlich reduzieren.⁽⁷⁾

Gelingt es, dieses Prinzip auf andere Bereiche und die weit komplexeren Bilddaten zu übertragen, ergeben sich über Machine Learning geradezu unbegrenzte Einsatzbereiche – vor allem für Infrastruktur, Landwirtschaft, Transport und Sicherheit, die die größten Wachstumspotentiale für den Drohneneinsatz darstellen.⁽⁸⁾ So ließen sich beispielsweise im Verkehr marode Schienen oder bröckelnde Autobahnbrücken automatisiert rechtzeitig erkennen und austauschen bzw. sperren. Im Ackerbau wäre ein gezielterer und zugleich kostengünstigerer Einsatz von Wasser und von Pflanzenschutzmaßnahmen möglich.

Auch wenn nach allen Prognosen auch in den kommenden Jahren die militärische Verwendung den Löwenanteil der kommerziellen Nutzung von Drohnen ausmachen wird, nehmen andere Nutzungen zunehmend ihren Platz ein.⁽⁹⁾

Über die Autoren:

Der Country Manager DACH von Extensis, Torsten Köbel, zählt zu den „Urgesteinen“ der IT-Branche: Torsten arbeitet seit Mai 2008 für den führenden Anbieter von Lösungen für Asset Management und Schriftverwaltung. Zuvor war der Schriftfan bereits in führenden Positionen für namhafte IT-Firmen wie Aldus, Canon, Sony, Samsung Electronics oder Radius SuperMac Technology tätig.

Peter Knoll ist langjähriger IT-Fachjournalist und war unter anderem 20 Jahre Redakteur einer führenden Fachzeitschrift.

Quellen:

⁽¹⁾ Gartner Studie: https://www.gartner.com/doc/3557717

⁽²⁾ Analyse des deutschen Drohnenmarktes: https://www.bdl.aero/wp-content/uploads/2019/02/VUL-Markststudie_Deutsch_final.pdf

⁽³⁾ ISBM: DWG Solutions 2018, S. 20 f.

⁽⁴⁾ Marktanteil DJI: https://www.welt.de/wirtschaft/article161331827/Drohnen-Riese-aus-China-reisst-den-Markt-an-sich.html

⁽⁵⁾ Dateigröße: https://www.drohnen-forum.de/index.php/Thread/39371-FOTOS-nur-9MB-groß/

⁽⁶⁾ MrSID-Dateiformat: https://www.extensis.com/blog/mrsid-for-your-commercial-drone-image-compression-needs; https://www.extensis.com/blog/seeing-is-believing-mrsid-vs.-jpeg-in-an-image-compression-comparison

⁽⁷⁾ Analyser: https://www.contech-analyser.de/analyser

⁽⁸⁾ Marktpotential nach Branchen: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/660354/umfrage/marktpotenzial-fuer-zivile-drohnen-weltweit-nach-branchen/

(9) Dominierende militärische Nutzung 2017/28: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/660466/umfrage/segmentierung-des-weltweiten-drohnenmarktes/

CC BY-SA 4.0 DE

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