FSU Jena wins the SPSG Park3D Project!

The FSU Jenacopter Labs team has been awarded the Park3D research project in collaboration with the Stiftung Preußische Schlösser und Gärten (SPSG).

In the years 2025 and 2026, we will conduct a comprehensive remote sensing analysis of vegetation vitality within the historical park landscapes of Sanssouci and Babelsberg (Potsdam), utilizing a suite of UAV-based sensor systems.

To capture high-resolution structural and visual data, the DJI Zenmuse P1 (a 45-megapixel full-frame RGB camera) will be deployed for precise photogrammetric reconstruction, including oblique imagery for 3D point cloud generation and textured mesh models of historical architectural structures.

For the detailed mapping of vegetation structure, we will use the DJI Zenmuse L2 LiDAR sensor, capable of acquiring up to 240,000 points per second and capturing up to five discrete returns per pulse. This results in a theoretical point density of approximately 1.2 million points per second, enabling fine-scale canopy and sub-canopy modeling.

Multispectral and thermal data will be collected using the MicaSense Altum-PT, a 5-band multispectral sensor combined with a thermal imaging module. Radiometric calibration will be performed using a standardized 50% reflectance panel to ensure consistency across flight campaigns. These data will be used to quantify vegetation vitality and will be compared to legacy datasets from previous years to assess temporal changes.

Flight missions will be repeated at phenologically relevant intervals across the 2025 and 2026 growing seasons to capture key stages of canopy development. Based on these multi-temporal and multi-sensor datasets, we aim to develop an integrated monitoring framework capable of detecting and quantifying annual variations in vegetation health and canopy density in cultural heritage park environments.

Fig.1: True Ortho NIR RGB Park Sanssouci/ Potsdam from Phantom 4M data processing (from summer 2022). Flight was conducted in Open A2 with SPSG permission.

UAV-Gruppe des Lehrstuhls für Fernerkundung gewinnt Projekt „Park3D“ zur Entwicklung eines Vegetationsmonitorings in den historischen Parkanlagen Potsdams

Die UAV-Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für Fernerkundung der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat den Zuschlag für das Projekt „Park3D“ erhalten. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Systems zum Vegetationsmonitoring in den historischen Parkanlagen der Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg (SPSG) in Potsdam.

Die durch den Klimawandel verursachten sommerlichen Trocken- und Hitzephasen wirken sich zunehmend negativ auf die Vitalität der Jahrhundert alten Laubbaumbestände aus. Besonders betroffen sind Rotbuchen, die an einigen Standorten bereits in einem fortgeschrittenen Absterbeprozess sind und infolge von Schädigungen durch Eigengewicht zusammenbrechen. In der Folge mussten einige Parkbereiche durch intensive Baumpflegemaßnahmen stark verändert oder – wie im Glienicker Park (Berlin) – vollständig für den Publikumsverkehr gesperrt werden. Weitere Maßnahmen, wie z. B. die gezielte Bewässerung oder das Aufbringen von Bodenstreuschichten, wurden durch die Parkverwaltung eingeleitet.

Das von der Stiftung Preußische Schlösser und Gärten initiierte und aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Land Brandenburg geförderte Projekt wurde im Mai 2025 öffentlich ausgeschrieben. Die Ausschreibung richtete sich gezielt an Forschungseinrichtungen mit ausgewiesener Expertise in der UAV-gestützten Vegetationsanalyse.

Ziel ist die Entwicklung eines Monitoring-Konzepts auf Basis von multispektralen, LiDAR- und photogrammetrischen Daten, mit dem Veränderungen in den Parkanlagen Sanssouci, Babelsberg und Klein Glienicke hochaufgelöst analysiert werden können und Erhaltungsmaßnahmen auf Wirksamkeit geprüft werden können.

Die geplanten Arbeiten bauen auf Voruntersuchungen von Dr. Sören Hese auf, die im Rahmen von Vertretungsprofessuren an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Freien Universität Berlin sowie auf UAV-Erhebungen seit Sommer 2020 durchgeführt wurden. Damals generierte und radiometrisch kalibrierte Multispektraldaten der Baumvegetation werden im Projekt Park3D zur Analyse von Veränderungen erneut herangezogen. Über die Nutzung von Inventurdaten der Parkverwaltungen wird eine Deep Learning Algorithmus trainiert, der verschiedene Schädigungs- und Defolierungsstufen auf den kalibrierten Daten jährlich erfassen wird. Aufgrund der präzisen RTK(Real Time Kinematik)-basierten Georeferenzierung der aufgenommenen Daten können auch kleinste Veränderungen im cm-Bereich erfasst werden.

Für die Datenerhebung durch den Lehrstuhl für Fernerkundung stellt die SPSG modernste Sensoriken und RTK-basierte UAV-Systeme mit vollständigem Zubehör zur Verfügung. Dazu zählen:

DJI Matrice 350 RTK Drohne mit DJI P1 Vollformat-Photogrammetriesensor (45 MP) mit global Shutter und mit wechselbaren Optiken, DJI L2 LiDAR-System mit 240 kHz Abtastrate und der Micasense Altum-PT Multispektralkamera mit 5 Kanälen, einem panchromatischen Kanal für die Panfusion der Multispektralkanäle auf 2,5 cm Auflösung und einem FLIR Thermalkanal,
sowie eine DJI Mavic 3 Enterprise RTK mit einem 4-Kanal Multispektralsensor und photogrammetrischer 20MP RGB Kamera.

Für einige Pflegemaßnahmen sollen Auswirkungen auf das Kronen-Thermal-Regime untersucht werden. Hierfür werden die 3D-Punktwolken aus dem L2 System auf einigen Standorten mit hochauflösenden Thermaldaten der Altum-PT FLIR fusioniert. Darüber hinaus sollen die 3D-Daten der historischen Parkanlagen in ein octree-basiertes 3D-Punktwolkenformat überführt werden, um zukünftig eine virtuelle, webbasierte Begehbarkeit zu ermöglichen. Ein weiteres Teilprojekt umfasst die Erfassung und digitale Modellierung historischer Gebäude mit erheblichem Restaurierungsstau, um den Sanierungsbedarf quantifizierbar zu machen. Die Arbeiten erfolgen auch in enger Abstimmung mit der Abteilung UNESCO-Welterbe der Denkmalpflege Berlin (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Bauen und Wohnen – Berlin).

Zur Umsetzung ist im Rahmen des Projekts eine volle wissenschaftliche Stelle an der FSU Jena vorgesehen, die das Monitoringkonzept weiterentwickelt und die vollständige UAV-Prozesskette bis hin zu kalibrierten True-Orthomosaiken und dichten Punktwolken optimiert. Weitere Arbeiten sollen durch MSc- und BSc-Arbeiten begleitet werden.

Mit dem Projekt wurden Fördermittel für die Auftragsforschung in Höhe von über 230.000 Euro eingeworben. Die Projektlaufzeit ist vom 1. Juli 2025 bis zum 30. Juno 2026 angesetzt, mit einer geplanter Verlängerung für weitere Jahre über ein Kooperationsabkommen.

An dieser Stelle gilt Dank dem Service Zentrum für Forschung und Transfer für die umfangreiche und präzise Hilfe bei der Antragseinreichung!

Rückfragen zum Projekt beantwortet:

PD Dr. Sören Hese

Lehrstuhl für Fernerkundung, Friedrich-Schiller-Universität Jena