Umfassende Daten unbemannter Luftfahrtsysteme für den Amazonas-Regenwald an der Tiputini-Biodiversitätsstation, Ecuador

Ein neues Luftfenster in den Amazonas

Der Amazonas-Regenwald wird oft als die Lunge des Planeten bezeichnet, doch ein Großteil seiner Struktur und seines verborgenen Lebens ist noch schlecht kartiert. Diese Studie stellt eine neue Methode vor, diese Welt in bemerkenswerten Details zu sehen: indem hochentwickelte, mit Kameras und Laser ausgerüstete Drohnen über einen der artenreichsten Orte der Erde fliegen — die Tiputini-Biodiversitätsstation in Ecuador — und anschließend all diese fein aufgelösten Daten frei zugänglich machen.

Warum die Kartierung dieses Waldes wichtig ist

Obwohl der Amazonas ein weitläufiges Gebiet bedeckt und etwa ein Zehntel der bekannten Arten der Erde beherbergt, ist er schwer vor Ort zu untersuchen. Dichtes Blätterdach, saisonale Überflutungen und die große Abgelegenheit vieler Standorte erschweren die Erfassung bodengestützter Messungen über große Regionen. Satelliten haben unser Bild des Waldes revolutioniert und Entwaldung, Wiederbewaldung sowie großräumige Veränderungen von Biomasse und Klima­rückkopplungen gezeigt. Doch selbst die besten öffentlichen Satellitenbilder glätten die komplexe Mischung aus Baumkronen, Lianen, Lichtungen und Feuchtgebieten, die lokale Lebensräume prägen, und Laser­messungen aus dem All liefern nur punktuelle Aussagen. Infolgedessen fehlt es Wissenschaftlern an kontinuierlichen, hochauflösenden Ansichten darüber, wie einzelne Bäume und Waldbereiche angeordnet sind — insbesondere über verschiedene Habitattypen hinweg.

Drohnen untersuchen einen verborgenen Hotspot

Um diese Lücke zu schließen, führten die Forschenden eine koordinierte Drohnenkampagne über 712 Hektar — mehr als 700 Fußballfelder — rund um die Tiputini-Biodiversitätsstation durch, einen abgelegenen Feldstandort im Biosphärenreservat Yasuní. Dieses Gebiet umfasst hohen nicht überfluteten Wald, saisonal überflutete Bestände entlang des Tiputini-Flusses, Palm­sümpfe und natürliche Wiederbewaldungszonen und bildet damit ein Mikrokosmos des weiteren Amazonas. Innerhalb von vier Tagen flogen zwei Typen unbemannter Luftfahrtsysteme in sich überlappenden Bahnen über fünf Unterregionen. Eine Drohne trug eine multispektrale Kamera, die sowohl Normalfarbbilder als auch nahes Infrarot aufnimmt, das besonders empfindlich für den Vegetationszustand ist. Die andere trug einen Laserscanner (LIDAR), der Lichtpulse durch das Blätterdach sendet und misst, wie lange sie für die Rückkehr brauchen, um ein dreidimensionales Bild von Bäumen und Gelände zu erstellen.

Von Rohflügen zu nahtlosen Karten

Die Datenerhebung war nur die halbe Herausforderung. In einem dichten Regenwald sind Satellitennavigationssignale oft schwach, und das Team konnte keine bemalten Ziele am Boden platzieren, um eine präzise Ausrichtung vorzunehmen, weil das Gelände zu unwegsam war und ein großer Teil des Waldbodens verdeckt ist. Stattdessen wurde die Navigationsdaten der temporären Basisstationen und der Drohnen nachträglich sorgfältig aufbereitet; eine Technik namens kinematische Korrektur schärfte die Positionen nach den Flügen. Leistungsstarke Grafikprozessor-Workstations setzten dann mehr als zehntausend überlappende Bilder zu einem einzigen, durchgehenden Mosaik mit fünf Zentimeter Pixeln zusammen — fein genug, um einzelne Baumkronen zu unterscheiden. In ähnlicher Weise verwandelte ein Verfahren Milliarden von Laser­rückläufen in eine dichte Wolke dreidimensionaler Punkte, aus der das Team detaillierte Modelle der Bodenoberfläche, der Kronenoberseiten und der Waldhöhe über dem Boden für jede Viertelmeterzelle ableitete.

Prüfen der Genauigkeit und Teilen des Schatzes

Da es in Tiputini keine dauerhaften Vermessungsmarken gibt, konnte das Team die absolute Positionsgenauigkeit nicht bis auf den Zentimeter bestimmen. Stattdessen prüften sie die interne Konsistenz der Daten. Sie verglichen überlappende Laserstreifen, schätzten kleine horizontale und vertikale Verschiebungen und rückten dann behutsam jede Unterregion in Übereinstimmung. Außerdem verglichen sie die Farbbilder mit den laserbasierten Höhenkarten, um sicherzustellen, dass die von oben sichtbaren Kronen mit den höchsten Punkten in 3D übereinstimmen. An den meisten Stellen lag die Abweichung nur bei einigen wenigen zehn Zentimetern — verschwindend im Vergleich zur Größe einer Baumkrone. Alle Endprodukte sind in cloudfreundlichen Formaten abgelegt, die es Nutzern erlauben, nur die benötigten Teile zu streamen, und die Autorinnen und Autoren haben außerdem die ursprünglichen Flugdaten und Verarbeitungsskripte veröffentlicht, damit andere neue Methoden testen oder die Informationen bei verbesserter Technik neu verarbeiten können.

Eine Grundlage für künftige Waldentdeckungen

Für Nichtfachleute ist das wichtigste Ergebnis schlicht: Dieses Projekt macht einen Ausschnitt des Amazonas-Regenwaldes zu einem der am besten kartierten tropischen Wälder der Welt — und zwar auf eine Weise, die von jedermann genutzt werden kann. Forschende können jetzt einzelne Baumkronen verfolgen, Waldhöhe und Lücken messen, gespeicherten Kohlenstoff schätzen und diese Muster mit Tieren, Mikroben und klimatischen Veränderungen im Zeitverlauf in Beziehung setzen. Weil die Daten offen und sorgfältig dokumentiert sind, bieten sie eine Referenzbasis für künftige Drohnenflüge, Satellitenmissionen und Klimastudien und helfen Wissenschaftlern zu verstehen, wie eines der artenreichsten Ökosysteme der Erde in den kommenden Jahren auf Stürme, Dürren und menschlichen Druck reagiert.

Zitation: Jung, M., Chang, A., Cannon, C.H. et al. Comprehensive uncrewed aerial system data for Amazon rainforest at Tiputini Biodiversity Station, Ecuador. Sci Data 13, 532 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06894-0

Schlüsselwörter: Amazonas-Regenwald, Drohnenkartierung, LIDAR-Daten, Überwachung der Biodiversität, Waldstruktur