Kameras für Phänologische Forschung.

Phänologische Kamera mit 30m witterungsbeständigem Spezialkabel 

Eine besondere Herausforderung war am Standort in Holzminden zu meistern, da hier mit Hilfe von 30 und 40 Meter hohen Masten eine Richtfunk-Strecke für die Übertragung der Bilder errichtet werden musste.

Für Klaus Hamal eine Premiere, da er sich eigentlich ab einer Höhe von vier Meter auf einer Leiter nicht mehr richtig wohlfühlt.

In diesem Fall musste er seine eigene Angst überwinden, da Fachwissen auf dem Turm gefragt war.

Mit Hilfe eines Klettergeschirrs und viel Angstschweiß hat der Alpha11-Chef dennoch den anstrengenden Aufstieg auf die Masten bewältigt. Angenehmer Nebeneffekt für den Isener: „Oberhalb der Baumkronen hatte ich in 30 Meter Höhe eine traumhafte Aussicht über die Region, so dass der Aufstieg auch gleich belohnt wurde“, so Hamal.

25x Zoom Kamera mit rund 128 Drehpositionen in der
Phänologischen Kamera

40m hoher Turm, um oberhalb der Baumkronen eine
Datenverbindung über Richtfunk zu ermöglichen.

Alpha11 betreut seit 2008 verschiedene Forschungseinrichtungen in Europa mit Lösungen rund um das Thema Phänologische Forschung mit Hilfe von Phäno-Kameras. 

Dank phänologischer Kamera genaue Werte für die Forschung

Dabei wird die Auswirkung des Klimawandels auf das Blattwachstum der Bäume/Pflanzen mit Hilfe der Phäno-Kamera automatisiert beobachtet. Wo früher Studenten per Fernglas das Wachstum schätzten und damit unterschiedliche und ungenaue Ergebnisse die Folge waren, können mit den Phäno-Kameras exakte Werte erfasst werden.

Allerdings reicht es in der Praxis nicht aus, einfach eine Dreh-Kamera zu kaufen und zu installieren, da man die Daten auch wegspeichern muss, sowie nach Zeitplänen arbeiten muss. Oftmals ist auch kein Dauerstrom vorhanden, so dass man sich ein System einfallen lassen muss, dass automatisiert nach Zeitplänen arbeitet.

Die Zeitschaltsysteme müssen dabei auch auf Akku-Basis laufen, sowie die Systeme dann beim gewünschten Aufnahmeplan automatisch hochfahren, starten, speichern, Daten vom Vortag kopieren (aktuelle Dateien sind oftmals vom Betriebssystem für Kopierjobs gesperrt, da diese gerade noch am Schreiben sind).

Zahlreiche technische Herausforderungen mussten von Alpha11 gemeistert werden

Hier hat Alpha11 eine spezielle Kopiersoftware entwickelt, die automatisiert und selbständig diese Jobs vom Vortag erledigt. Bei der Auswahl der Speichermedien für manuelle Aufzeichnung benötigt es witterungsbeständige Speichersticks, die nach industriellen Standards aufgebaut sind.

Als nächstes hat man dann noch FTP Uploads von Einzelbildern oder Video-Sequenzen zu lösen, da Video-Daten oftmals zu hoch aufgelöst sind, wenn mit langsamen Datenverbindungen per GPRS-Modem oder im günstigsten Fall mit LTE-Router die Systeme angebunden sind. Oftmals gibt es hierzu noch eine Datenvolumen-Begrenzung, so dass möglichst nur geringe, aber dennoch ausreichend aussagekräftige Daten vom System erstellt und übertragen werden.

Die Anlagen müssen auch so konfiguriert sein, dass ein Fernzugriff auf die Anlage ermöglicht wird, was über normales Portforwarding oder DynDNS-Adressen über Mobilfunk nicht möglich ist.

Auch die Montage der Kameras im Freifeld mit Kurz-Masten mit Umzäunung oder auf 30/40 m hohen Masten bringt Schwierigkeiten mit der Stromversorgung mit, da die normalen Kabelstärken bei den Zuleitungen oftmals nicht ausreichend Stromstärke zur Dreh/Schwenk-Einheit bringen und entsprechend angepasst werden müssen.

Zuletzt kommt es noch darauf an, ob die Phäno-Kamera auf Dauerstrom hängt oder nicht. Ist nur Akku-Strom vorhanden, muss der Akku ausreichend berechnet werden, damit die Systeme für den gewünschten Zeitraum arbeiten. Hier kommen oftmals noch Baumkletterer ins Spiel, die Solar-Panels in die Baumkronen zur Solar-Unterstützung der Akku-Speicher installieren.

Anspruchsvolles Projekt

Alles in Allem sind Phäno-Kameras in der Regel anspruchsvolle Projekte, die aber immer erfolgreich von Alpha11 umgesetzt wurden. Hier hilft das Know-How aus der Videotechnik und der eigenen Software-Entwicklung, um individuelle Anpassungen erfolgreich umsetzen zu können.

Waldforscher haben so die Möglichkeit, Empfehlungen an Forstämter und Kommunalverwaltungen zu geben, welche Arten von Bäumen künftig in Deutschland wachsen können und welche aufgrund des immer wärmer werdenden Klimas nicht mehr angebaut werden sollten.

Seit 2016 sind an vier Standorten in Norddeutschland ganz besondere Kamerasysteme zu finden.

Die sogenannten Phäno-Kameras sollen den Forschern helfen, die Auswirkung des Klimawandels auf den einheimischen Baumbestand zu messen.

Mit den Kameras wird exakt festgestellt, wann die Bäume im Frühjahr anfangen zu wachsen und wann sie anfangen, die Blätter zu verlieren.

Waldforscher haben so die Möglichkeit, Empfehlungen an Forstämter und Kommunalverwaltungen zu geben, welche Arten von Bäumen künftig in Deutschland wachsen können und welche aufgrund des immer wärmer werdenden Klimas nicht mehr angebaut werden sollten.

Entwickelt wurden die Phänologischen Kameras vom Isener Klaus Hamal, Inhaber der Firma Alpha11.

Er stand vor der Herausforderung ein System zu entwickeln, das 14 Tage selbstständig arbeitet. Dabei werden automatisch bestimmte Bäume mit einem speziellen Schwenk-Neigekopf angefahren und mit einer wetterfesten Zoomkamera die Kronen und die Details der Pflanzen aufgenommen.

Bei der klassischen Videoüberwachung schauen nämlich die Kameras nach unten – im Wald ist es aber umgekehrt, da müssen diese eben vom Boden nach oben die Bilder aufnehmen, was einige Probleme in der Statik und Wasserdichtigkeit der Kameras verursachte.

In Punkto Statik konnte eine weitere Isener Firma, die von Martin Buschmeier helfen, die hier besonders stabile Halterungen für die Kamera erstellten.

Durch diverse Experimente, Umbauten und Entwicklung eigener Software konnten die Systeme nun erfolgreich in Göttingen, Celle, Holzminden und in Friesoythe (in der Nähe von Papenburg) im Wald auf Forschungsflächen installiert werden.

Hier noch ein Link auf einen Bericht in der Süddeutschen Zeitung zur Phänologischen Kamera Zeitungsbericht