Drohnen im Tagebau: Haldenvermessung, Sprengüberwachung und Absetzerbecken

Die Haldenvermessung ist die Anwendung, die die Drohne in die meisten Steinbrüche gebracht hat. Das klassische Verfahren schickt einen Vermesser mit GNSS-Rover über die Halde, der ein Punktraster abgeht, das immer nur so dicht ist, wie Zeit und Standsicherheit es zulassen. Auf steilem, lockerem oder frisch geschüttetem Material ist genau die Standsicherheit das Problem. Eine Befliegung erfasst dieselbe Halde von oben mit hunderten überlappenden Bildern, aus denen die photogrammetrische Auswertung eine dichte Punktwolke und ein Oberflächenmodell ableitet.

Die Genauigkeit entscheidet darüber, ob das Ergebnis brauchbar ist. Mit sinnvoll verteilten Passpunkten, oder mit einer RTK- beziehungsweise PPK-Positionslösung und einer kleineren Zahl von Kontrollpunkten, erreichen photogrammetrische Oberflächenmodelle den Zentimeterbereich. Das genügt für den Bestandsabgleich, für die Fortschrittskontrolle und für das darauf aufsetzende interne Berichtswesen. Es ersetzt kein geodätisches Festpunktfeld und sollte auch nicht so dargestellt werden.

Wichtiger ist eine Eigenschaft, die leicht übersehen wird. Den Wert einer Messreihe schafft die Wiederholbarkeit, nicht die absolute Genauigkeit. Zwei nach demselben Profil geflogene Kampagnen, mit gleicher Flughöhe, gleicher Überlappung, gleichen Kameraeinstellungen und gleichen Passpunkten, lassen sich voneinander abziehen, und das Differenzvolumen ist aussagekräftig, selbst wenn beide Oberflächen denselben systematischen Versatz tragen. Zwei unterschiedlich geflogene Kampagnen lassen sich so nicht subtrahieren: Ein Teil der scheinbaren Differenz stammt dann aus dem Flug, nicht aus dem Material. Den Flugplan einmal festzuschreiben und wiederzuverwenden, ist deshalb die wirksamste verfügbare Qualitätsmaßnahme, und sie kostet nichts.

• Das Flugprofil vor der ersten Kampagne festlegen und Änderungen daran als Bruch der Messreihe behandeln.
• Wo möglich dauerhaft vermarkte Passpunkte verwenden, damit sich die Referenz zwischen den Kampagnen nicht verschiebt.
• Nicht nur die Form, sondern den Zustand der Halde dokumentieren: frisch geschüttetes Material sackt nach, und Setzung ist keine Entnahme.
• Die Rohbilder aufbewahren, denn eine Neuauswertung ist nur möglich, solange die Eingangsdaten vorliegen.

Wie wedrone solche wiederkehrenden Kampagnen mit genehmigten Partner-Betreibern strukturiert, beschreibt die wedrone-Tagebauseite.

An diesem Punkt wird das meiste Anbietermaterial unpräzise, deshalb lohnt die sorgfältige Formulierung. Bergbaubetriebe, die dem Bundesberggesetz unterliegen, müssen in Deutschland ein Risswerk führen. § 64 BBergG ist ein Dokumentationsvorbehalt, der an dieses Risswerk anknüpft. Er ist kein Mess-Monopol. Er verbietet niemandem die Befliegung, und er macht eine Drohnenvermessung nicht rechtswidrig.

Er bedeutet aber, dass das Risswerk, sein Inhalt, seine Form und die Verantwortung für seine Richtigkeit, beim bestellten Markscheider bleibt. Eine Drohnenkampagne ist eine Datenquelle, die der Markscheider nutzen kann, unter Bedingungen, die er festlegt und prüft. Die ehrliche Formulierung des Nutzens ist deshalb eng und belastbar: Die Befliegung ändert die Frequenz, nicht die Verantwortung. Wo das gesetzlich vorgeschriebene Risswerk in den vorgesehenen Abständen nachgetragen wurde, kann ein Betreiber nun monatlich oder wöchentlich ein aktuelles Oberflächenmodell für die eigene Planung vorhalten, ohne dass sich an der Zuständigkeit für das Risswerk etwas ändert.

Beide Übertreibungen sind zu vermeiden. Drohnenvermessung ist im Bergbau nicht verboten, und sie ersetzt den Markscheider nicht. Wer sie als Letzteres verkauft, bemerkt den Fehler meist bei der nächsten Befassung durch die Bergbehörde.

Innerhalb dieser Grenze ist der betriebliche Nutzen real. Ein aktuelles Oberflächenmodell trägt die Massenermittlung gegen den Betriebsplan, die Prüfung von Sohlengeometrie und Bermenbreiten, die Planung der Fahrwege und die Dokumentation des abgebauten Bereichs für interne Zwecke. Es gibt der Planung außerdem etwas, das das klassische Aufnahmeintervall selten liefert: ein Bild des Standorts, das nur wenige Tage alt ist.

• Fortschrittskontrolle: Vergleich der aktuellen Oberfläche mit dem geplanten Abbauzustand.
• Massenbilanz: entnommenes Material gegen gemeldete und abgefahrene Mengen.
• Geometrieprüfung: Sohlenhöhen, Böschungswinkel und Bermenbreiten gegen den zugelassenen Betriebsplan.
• Dokumentation: ein datierter, reproduzierbarer Nachweis des Standortzustands für den internen Gebrauch, der die Arbeit des Markscheiders speist statt sie zu ersetzen.

Die Wandkartierung ist eine der Anwendungen mit dem stärksten Sicherheitsargument, weil das klassische Verfahren den Geologen an den Fuß der Wand stellt, um Kluftscharen und Schichtung aufzunehmen. Nahbereichsphotogrammetrie aus sicherer Entfernung liefert ein dichtes dreidimensionales Modell derselben Wand, ohne dass jemand den Steinschlagbereich betritt.

Aus diesem Modell lassen sich die für die Sprengplanung maßgeblichen Strukturinformationen ableiten: Orientierung der Kluftscharen, Schichtflächen und Störungsspuren, Abstand und Durchtrennungsgrad der Trennflächen sowie die tatsächliche Geometrie der Wand einschließlich Überhängen und Unregelmäßigkeiten, die ein Sollprofil nicht zeigt. Der letzte Punkt ist der praktisch relevante. Die Vorgabe stimmt nur, wenn die reale Wandgeometrie bekannt ist, und eine als senkrecht angenommene Wand, die örtlich zurückspringt, erzeugt genau den Energieüberschuss, der in Steinflug endet oder in einer hinter der Solltrennfläche geschädigten Wand.

Die geotechnische Bewertung dieser Befunde bleibt eine Ingenieuraufgabe. Das Modell zeigt, wo Trennflächen verlaufen und wie die Wand geformt ist. Ob ein Keil kinematisch versagensfähig ist und was das für den Arbeitsbereich darunter bedeutet, beurteilt der verantwortliche Geotechniker. Dasselbe gilt für den zeitlichen Vergleich von Oberflächenmodellen zur Verformungsüberwachung: Die Vermessung kann zeigen, dass sich eine Oberfläche bewegt hat, welche Konsequenz daraus folgt, entscheidet die ingenieurmäßige Bewertung. Die Wahl von Fluggerät und Nutzlast ist dabei eine Frage von Staubtoleranz, Flugdauer und Kamerageometrie, nicht der Marke. Einen Überblick über die eingesetzten Gerätekategorien gibt der Roboterkatalog.

• Trennflächenkartierung: Streichen und Fallen von Klüften, Schichtung und Störungen, aus dem Modell abgegriffen statt an der Wand gemessen.
• Wandgeometrie: tatsächliches Profil je Bohrreihe als Grundlage realistischer Vorgabewerte.
• Verformungsverfolgung: Vergleich von Oberflächenmodellen über die Zeit, in den Grenzen der Genauigkeit, die das Flugprofil tatsächlich erreicht.
• Dokumentation: datierter Nachweis des Wandzustands vor dem Laden.

Nach der Detonation erfüllt die Befliegung zwei Zwecke. Der erste ist volumetrisch: Ein Oberflächenmodell des Haufwerks liefert Form, Wurfweite und Auflockerung, was die Ladeplanung stützt und prüfbar macht, ob die Sprengung wie ausgelegt gewirkt hat. Der zweite ist die optische Fragmentierungsbewertung, bei der eine Bildauswertung eine Größenverteilung des sichtbaren Materials ableitet.

Die zweite Anwendung braucht einen klaren Vorbehalt. Die optische Fragmentierungsanalyse misst, was an der Oberfläche des Haufwerks sichtbar ist, und die Oberfläche ist keine repräsentative Probe des Ganzen. Feinanteile sind systematisch unterrepräsentiert, weil sie zwischen und unter den größeren Blöcken liegen, und das Ergebnis hängt von Bildmaßstab, Beleuchtung und verwendeter Kalibrierung ab. Als relativer Indikator zwischen vergleichbaren Sprengungen an derselben Wand ist sie wirklich nützlich: Sie zeigt, ob eine Änderung von Bohrraster oder Ladung die Fragmentierung in die beabsichtigte Richtung bewegt hat. Als absolute Kornverteilungskurve für die Brecheraufgabe ist sie nicht belastbar, und veröffentlichte Fehlerspannen aus Einzelstudien lassen sich nicht auf einen anderen Standort übertragen.

Die luftgestützte Dokumentation des Sprengereignisses selbst, aus sicherer Entfernung und außerhalb des Sperrbereichs, stützt zusätzlich die Nachbetrachtung der Zündfolge und das Erkennen von Auffälligkeiten wie Versagern, die vor dem Wiederbetreten ein festgelegtes Verfahren erfordern. Auch hier liefert die Drohne den Nachweis, die Freigabe des Bereichs bleibt beim Sprengberechtigten.

• Haufwerksaufnahme für Form, Wurfweite und Auflockerung als Eingangsgröße der Ladeplanung.
• Fragmentierungsbewertung als relativer Indikator über vergleichbare Sprengungen, nicht als absolute Kornverteilungskurve.
• Dokumentation der Zündfolge und des Wandzustands nach der Sprengung für den Sprengbericht.
• Vergleich der Wandgeometrie vor und nach der Sprengung zur Beurteilung von Schäden hinter der Solltrennfläche.

Absetzerbecken, Rückstandsanlagen und ihre Dämme sind an den meisten Standorten die Bauwerke mit der höchsten Schadensfolge, und zugleich diejenigen, bei denen regelmäßige, vergleichbare Zustandsdaten zu Fuß am schwersten zu erheben sind. Dammkronen sind lang, die Zugänglichkeit ist oft schlecht, und die interessierenden Größen ändern sich langsam genug, dass der subjektive Eindruck einer Begehung ein schwaches Instrument ist.

Die Befliegung setzt hier auf einfache Weise an. Eine photogrammetrische Kampagne liefert ein Oberflächenmodell von Krone, Böschung und Fuß, das sich mit dem vorherigen vergleichen lässt. Damit werden Setzung, Auswölbung und Erosionsrinnen zu gemessenen Größen statt zu Eindrücken. Die Volumenberechnung des eingestapelten Materials und des verbleibenden Freibords fällt als Routineergebnis desselben Fluges an. Wärmebilder können Temperaturunterschiede an der luftseitigen Böschung anzeigen, die eine nähere Prüfung verdienen, und multispektrale Daten können zeigen, wo sich Vegetationsmuster in einer Weise verändern, die zu dauerhafter Durchfeuchtung passt.

Die Einschränkung ist dieselbe wie überall in diesem Feld: Das sind Hinweise, die eine Prüfung lenken, keine Sickerwassermessung und keine Standsicherheitsbewertung. Piezometerstände, innere Erosion und die Standsicherheit des Bauwerks sind Sache des verantwortlichen Geotechnikers und der Messeinrichtungen im Damm. Der Wert der Luftbilddaten liegt in ihrer Regelmäßigkeit und Vergleichbarkeit, was sie zu einem brauchbaren Auslöser für gezielte Prüfungen zwischen den förmlichen Terminen macht.

• Oberflächenmodelle von Krone und Böschungen, von Kampagne zu Kampagne verglichen, um Setzung und Verformung zu erkennen.
• Volumen und Freibord als Routineergebnis derselben Befliegung.
• Thermische und multispektrale Hinweise auf Feuchte, um eine Prüfung zu lenken, nicht um sie zu ersetzen.
• Erosionsrinnen und Oberflächenrisse mit Datum und Position dokumentiert, damit die Entwicklung nachvollziehbar wird.

Der europäische Drohnenbetrieb richtet sich nach der Durchführungsverordnung (EU) 2019/947 für den Betrieb, mit den Kategorien offen, speziell und zulassungspflichtig, sowie nach der delegierten Verordnung (EU) 2019/945 für das Gerät. Die meisten Vermessungsflüge über einem eingefriedeten Betriebsgelände lassen sich in Sichtweite planen, doch Masse, Fluggeometrie, Nähe zu unbeteiligten Personen und angrenzende Straßen oder Siedlungen können einen Einsatz schnell in die spezielle Kategorie schieben.

Wo die spezielle Kategorie greift, folgt die Risikobewertung SORA, und seit dem 29.09.2025 ist die Fassung 2.5 verbindliches AMC nach ED Decision 2025/018/R. Die Änderungen sind substanziell: Ein quantitatives iGRC-Modell ersetzt die grobe Bodenrisikotabelle, der Prozess ist in zehn Schritte gegliedert, und Detailed Operational Information tritt an die Stelle des früheren CONOPS. Unterlagen nach SORA 2.0 müssen überarbeitet werden.

Zwei Klarstellungen, die in diesem Feld immer wieder nötig sind: Für BVLOS über besiedeltem Gebiet gibt es kein PDRA, der Bestand bleibt S01, S02, G01, G02 und G03. Und FAA Part 108 ist nicht in Kraft, sondern liegt nur als Entwurf vor. In Deutschland erteilt das Luftfahrt-Bundesamt die Betriebsgenehmigungen, die Bearbeitungsdauer hängt vom Einzelfall ab, eine pauschale Angabe ist nicht sinnvoll.

Auf der Luftraumseite besteht der U-space-Rahmen aus den Verordnungen (EU) 2021/664, 2021/665 und 2021/666, anwendbar seit dem 26.01.2023. Die Verbreitung bleibt begrenzt: San Salvo in den Abruzzen ist der erste und bislang einzige vollzertifizierte operative U-space-Luftraum der Europäischen Union. Das wirtschaftliche Bild ist ebenso nüchtern, mit 496 aktiven BVLOS-Genehmigungen in elf Mitgliedstaaten, von denen nur 89 als wirtschaftlich tragfähig gelten. Für einen Steinbruch folgt daraus praktisch, den Einsatz so auszulegen, dass er innerhalb des realistisch Genehmigungsfähigen bleibt, statt um eine Genehmigung herum zu planen, die möglicherweise nicht kommt.

Neben dem Luftrecht gelten die Regeln des Betriebs selbst. Bergaufsicht durch die Landesbehörde, der Betriebsplan nach dem Bundesberggesetz und die Sicherheitsordnung des Standorts regeln, wer wann wo sein darf. Eine Fluggenehmigung ist keine Zutrittserlaubnis.

Die Randbedingungen, die tatsächlich darüber entscheiden, ob ein Drohnenprogramm im Steinbruch funktioniert, haben mit Luftrecht wenig zu tun.

Sprengsperrzeiten. An Sprengtagen bestimmen Sperrbereich und Zeitplan alles Übrige. Vermessungsflüge müssen um Laden, Sperrzeit und Freigabe des Bereichs herum geplant werden, und ein Flug nach der Sprengung ist erst möglich, wenn der Sprengberechtigte den Bereich freigegeben hat. Der Flugplan folgt dem Sprengplan, nie umgekehrt.

Staub. Die Photogrammetrie beruht darauf, denselben Oberflächenpunkt in überlappenden Bildern wiederzufinden. Aufgewirbelter Staub aus Transport, Brechbetrieb, Wind oder einer kurz zurückliegenden Sprengung verschlechtert genau das, und das Ergebnis ist eine verrauschte oder örtlich unbrauchbare Punktwolke. Staub legt sich außerdem auf das Material selbst und verändert dessen Erscheinung zwischen den Kampagnen. In der Praxis heißt das oft: früh in der Schicht fliegen oder warten.

Fahrwege und Großgeräte. Bagger, Muldenkipper und mobile Anlagen bestimmen, wo sich ein Start- und Landeplatz einrichten lässt und welchen Abstand das Fluggerät zu bewegten Maschinen halten muss. Über den Startpunkt entscheidet das Verkehrsgeschehen auf dem Gelände, nicht der kürzeste Fußweg zur Halde, und das ist mit der Schichtleitung abzustimmen statt zu improvisieren.

Vor diesen Randbedingungen stellt sich die organisatorische Frage, ob ein Betreiber eine eigene Flugkapazität aufbaut oder den Betrieb vergibt. wedrone fliegt nicht. wedrone hält keine Betriebsgenehmigung, kein Betreiberzeugnis und kein LUC. wedrone spezifiziert die Vermessungsanforderung, beschafft geeignetes Gerät herstellerunabhängig, führt die Anforderung mit genehmigten Partner-Betreibern zusammen, die über die nötigen Genehmigungen verfügen, und organisiert den Datenfluss in die Planungssysteme des Betreibers. Die luftrechtliche Verantwortung, das Betriebshandbuch und der verantwortliche Betriebsleiter liegen beim Partner-Betreiber, die markscheiderische Verantwortung bleibt beim Markscheider. Beide Grenzen gehören in den Vertrag.

Die Größe des adressierbaren Marktes wird leicht unterschätzt. Nach Angaben des Bundesverbands Mineralische Rohstoffe (MIRO) umfasst die Branche rund 2.700 Werke in etwa 1.600 Unternehmen mit ca. 23.000 direkt Beschäftigten und knapp 500 Mio. t Gesteinskörnungen pro Jahr. Das ist eine Verbandsangabe und als solche zu lesen, aber sie zeigt, wie viele Standorte vor derselben Vermessungsfrage stehen, und zwar mit sehr kleinen technischen Abteilungen.

Unter Tage ändert sich das Bild vollständig. Dort gibt es kein GNSS, die Navigation läuft über SLAM und infrastrukturgestützte Ortung, die Kommunikation ist begrenzt, und in schlagwettergefährdeten Grubenbauen gilt ATEX-Gerätegruppe I, die die meisten kommerziellen Geräte nicht erfüllen. Dieser Bereich gehört zur Bodenrobotik statt zur Luftfahrt und wird bei werob unter Bergbau-Robotik behandelt, mit einem eigenen Beitrag zu autonomen Fahrzeugen und Inspektion unter Tage.

Wie derselbe regulatorische Rahmen in einer ganz anderen Umgebung wirkt, mit fahrendem Deck statt Fahrweg und ohne jede Landemöglichkeit, beschreibt der Beitrag zur Offshore-Inspektion.