DrohneFNO_Leistungsbeschreibung_Beschaffung_UAV_20260930.pdf

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Lieferung von UAV-Systemen zur Erzeugung von Orthofotos und

digitalen Geländemodellen

Einführung

Das Jahr 2026 markiert das 50. Jubiläum des Inkrafttretens der Neufassung des Flurbereinigungsgesetzes (FlurbG), dessen Ausführung die Hessische Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation (HVBG) verantwortet. Die Flurneuordnung (FNO) bietet ein Instrument zur integrierten Entwicklung des ländlichen Raumes und gestaltet unmittelbar den Alltag der Bürger.

Ein zentraler Baustein der FNO ist die Vermessung. Bisher wurden die zwischen 500 und 2000 ha großen Areale der Verfahren mit terrestrischen Methoden vermessen, die naturgemäß kosten- und zeitintensiv sind. Ein durchschnittliches Verfahren dauert etwa 20 Jahre und verhindert somit einen zügigen Wandel des ländlichen Raumes. Daher stellt die terrestrische Vermessung zunehmend ein Risiko für die FNO dar.

Auf der Suche nach einer effizienten Alternative hat eine Expertengruppe im Hessischen Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation (HLBG) im Jahr 2024 diverse Optionen untersucht und festgestellt, dass die inzwischen in der freien Wirtschaft gängige Methode der Vermessung durch unbemannte Luftfahrzeuge für diesen Zweck geeignet ist. Die Befliegung der Areale durch Drohnen wird als die beste Methode zur Entlastung der terrestrischen Vermessung und zum Einsatz in der FNO gesehen.

Die hessische Verwaltung ist sowohl der digitalen Souveränität als auch der Digitalstrategie des Landes verpflichtet. Ferner sind jährliche Einsparungen bei ansteigender Effizienz zu unternehmen. Vor diesem Hintergrund ist eine Einführung der Drohnentechnologie in die Verwaltung für die Flurbereinigung und Flurneuordnung vorgesehen.

Tabelle 1. Abkürzungen und Begriffe dieser Leistungsbeschreibung

Im Jahr 2025 wurde ein Konzept erarbeitet, das sich all diesen Herausforderungen stellt und dennoch das obige Ziel erreichen kann. Durch die Einführung der Drohnentechnologie in die HVBG werden folgende Ziele erreicht: Messbare Beschleunigung der FNO, maßgebliche Steigerung der Qualität der Daten, nachweisliche Erhöhung der Digitalisierung der Verwaltung, Erzeugung einer neuen hochauflösenden Geodatenquelle zur weiteren Nutzung der Daten in der hessischen Verwaltung. Daher wurden der HVBG seitens des HMD zweckgebundene Finanzmittel zur Verfügung gestellt, um dieses Konzept umzusetzen. Die vorliegende Ausschreibung ist Teil dieser Maßnahme. Die HVBG schreibt nun die Beschaffung aus, um die Grundlage für die Umsetzung zu schaffen.

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Rahmenbedingungen

Mit dieser Ausschreibung beabsichtigt das HLBG, zwei identische UAV-Systeme zu erwerben, die jeweils mit Sensoren für Photogrammetrie und LiDAR ausgestattet sind und zu Zwecken der Flurbereinigung, die terrestrische Vermessung der Landesverwaltung entlasten und mittelfristig ersetzen können.

Einsatzszenarien

Die zwei zu beschaffenden UAV-Systeme werden zur Erzeugung von Orthofotos und digitalen Geländemodellen sowie Oberflächenmodellen der Areale aktiver Flurneuordnungsverfahren im Land Hessen eingesetzt. Hierbei kommen für einzelne Areale je nach Anwendungsfall ausschließlich das photogrammetrische Aufnahmeverfahren durch Luftaufnahmen oder zusätzlich das Laserscanning durch LiDAR-Sensorik zum Einsatz.

Gebietsgröße

Die Areale sind jeweils zwischen 500 und 2000 ha groß und befinden sich im ländlichen Raum. Der Pilot befindet sich zum Zweck der Aufnahme in dem Gebiet, Start und Landepunkte sind also in dem Gebiet vorgesehen. Bei Missionen in dieser Größe müssen die Gebiete je nach Kapazität des Systems in mehreren Untermissionen geflogen werden. Eine Befliegung von mindestens 5000 ha pro Jahr ist geplant. Diese Fläche wird zu 100% für photogrammetrische Aufnahme und abhängig von der Vegetationsbedeckung zwischen 20 und 100 % durch Laserscanning beflogen.

Sichtbarkeit des UAV-Systems

Die meisten Aufnahmegebiete befinden sich außerhalb geschlossener Ortschaften. Ein Einsatz in Betriebskategorie A3 ist also der Regelfall. Der Überflug über geografische Gebiete nach §21h LuftVO muss jedoch ermöglicht werden. Ein Einsatz in der Nähe unbeteiligter Personen (5 m Abstand) kann nicht ausgeschlossen werden. Die UAV-Systeme müssen daher technisch ausgestattet sein, die Befliegung in den geschilderten Szenarien ohne Nachrüstung zu ermöglichen.

Das System muss einen Betrieb mit Sichtkontakt (VLOS) oder ohne Sichtkontakt (BVLOS) ermöglichen. Stichpunktartig lässt sich dieses Szenario zusammenfassen: • VLOS- oder BVLOS Betrieb • über einem kontrollierten Bodenbereich oder dünn besiedeltem Gebiet, • auch in bewohnten Gebieten möglich, wenn der Bodenbereich kontrolliert ist, • maximale Flughöhe regelmäßig 120 m über Grund, • mit Luftraumbeobachtern oder begrenzter Entfernung. Die entsprechenden Qualifikationen der Fernpiloten (A1/A3 oder A2) werden durch den Auftraggeber sichergestellt.

Flughöhe und Geschwindigkeit

Das UAV-System wird für die geplanten Einsatzzwecke Flughöhen zwischen 50 und 120 m erreichen. Die Geschwindigkeit wird zwischen 2 und 10 m/s erwartet. In einigen Anwendungsfällen der photogrammetrischen Aufnahme muss der „Low Speed Mode“ von 3 m/s eingehalten werden können.

Steuerung Die Drohne muss eine vorgeplante Route automatisiert und zuverlässig befliegen können. Dem Fernpilot muss es immer möglich sein, bei spontanen Hindernissen manuell einzugreifen.

Flugzeit

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Die Flugzeit des Systems darf mit montierter Nutzlast auch bei kalten und windigen Witterungsbedingungen nicht die 25 Minuten unterschreiten.

Verfahren, Datenprodukte und Genauigkeiten

Zur weiteren Spezifikation der Anforderungen werden im Folgenden die geplanten Aufnahmeverfahren beschrieben. Hierzu gehören auch die Angaben zu den Datenprodukten und die erwarteten Genauigkeiten des ausgeschriebenen UAV-Systems.

Photogrammetrie

Das UAV-System muss durch eine RGB-Kamera mit vorgeplanter Mission ein Gelände flächendeckend abfliegen. Die Daten der photogrammetrischen Befliegung werden verwendet, um ein bDOM aus den Bilddaten zu genieren. Nachgelagert werden aus den orientierten Luftaufnahmen und dem bDOM die digitalen Orthofotos (DOP) erzeugt.

Laserscanning

Zur Erfassung der digitalen Geländemodelle (DGM) muss das Laserscanning als zweite Aufnahmemethode zur Verfügung stehen. Der anzubietende LiDAR-Sensor muss hierbei pro Laserstrahl mehrere Echos zur Verfügung stellen (First-, Last und Intermediate Pulse). Somit ist es in den geplanten, nachgelagerten Auswerteprozessen möglich, Geländeoberflächen unterhalb der Vegetation zu filtern und ein lückenloses DGM zu erzeugen.

Raumbezug

Als Raumbezug wird eine vollständige Unterstützung der beim Auftraggeber vorgehaltenen Koordinatensysteme zwingend vorausgesetzt. Bei der direkten Georeferenzierung im Rahmen einer photogrammetrischen Kampagne über Realtime Kinematic (RTK) ist das UAV-System in das SAPOS- Netz und die Infrastruktur des Auftraggebers (NTRIP-Client) zu integrieren.

Datenprodukte und Software Anforderungen

Photogrammetrie Für die photogrammetrische Auswertung sind Sensoren anzubieten, die neben der Standard-JPEG Speicherung des Kamerasystems auch die – Software unabhängige – Rohdaten des Sensors in einem offenen Format erfasst. Dem Auftraggeber ist es dann möglich, diese Bilddaten im Postprocessing bei Bedarf anzupassen und zu verbessern. Falls die Bilder in einem proprietären Datenformat abgespeichert werden sollten und hierfür eine Software des Drohnen-/Sensorhersteller notwendig sein sollte, sollte dies im Angebot entsprechend berücksichtigt werden.

Sollte das UAV-System im RTK-Modus betrieben werden, so sind die Koordinaten der Aufnahmezentren (Bildmitten) entweder im EXIF-Header der Bilddateien oder in einer separaten, lesbaren Datei (ASCII/XML) zu speichern. Als zusätzliches Feature ist die Aufzeichnung der GNSS- Rohdaten inclusive Event-Flags der Kameraauslösung wünschenswert, um die Daten im Postprocessing (PPK statt RTK) zu prozessieren/kontrollieren.

LiDAR Die Daten der LiDAR-Systemvariante sind im ASPRS-LAS Format auszugeben, der Auftragnehmer hat die entsprechende Version dieses Formates anzugeben. Auch hier ist die Aufzeichnung der GNSS-Rohdaten der Trajektorie wünschenswert für eine spätere Genauigkeitsbetrachtung oder ein manuelles Postprocessing. Es sollte die entsprechende Software des Sensor-/Drohnenherstellers mitgeliefert werden, mit welcher notwendige Vorverarbeitungsschritte der aufgenommenen Punktwolkendaten wie bspw. die Georeferenzierung ins amtliche Lage- und Höhenbezugssystem

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sowie die automatisierte Streifenverknüpfung/-anpassung und Klassifizierung in mindestens zwei Klassen (Boden- und Nichtbodenpunkte erfolgt.

Genauigkeiten

Die digitalen Orthofotos müssen eine Auflösung von mindestens 2,5 cm aufweisen. Das zu beschaffende System muss Bilddaten aufnehmen, die eine Abtastrate (Ground Sampling Distance – GSD) von 2,5 cm und besser in einer Flughöhe von mehr als 50 m ermöglichen.

Die absolute Lagegenauigkeit der Datenprodukte nach der Georeferenzierung soll 5 cm nicht überschreiten.

Lieferung von zwei identischen Drohnensystemen

Das UAV-System besteht aus vier Komponenten: Dem eigentlichen Flugkörper, der Steuerung und der Sensorik sowie Zubehör/Wartung. Jede dieser Komponenten wird im Folgenden beschrieben.

Der Bieter muss sicherstellen, dass die Lieferung der beiden Drohnensysteme bis spätestens zum 10.12.2026 erfolgt.

Flugkörper

Als Sensorträger können sowohl Starr- als auch Drehflügler angeboten werden, die den oben genannten Anwendungszeck erfüllen. Der Antrieb des Flugkörpers muss elektrisch sein. Das UAV- System soll auch ohne Internetverbindung betrieben werden können.

Klassifizierung

Der Flugkörper wird in einem Abstand von mindestens 5 m Abstand zu unbeteiligten Personen betrieben. Sowohl der VLOS als auch der BVLOS-Einsatz ist vorgesehen. Der Flugkörper muss daher mit einer C-Klassifizierung ausgestattet sein, die die vorgesehenen Betriebsarten ermöglicht.

Eine schriftliche Erklärung zum vorhandenen Schutzmechanismus des Gerätes und zur Notfalllandung sowie gängigen Failsafe-Szenarien ist entweder als Teil des technischen Datenblatts oder als Anhang mitzuliefern.

Cybersicherheit

Das UAV-System (inkl. Fernsteuerung, Ground-Control-Station, Firmware, Telemetrie- und Bildübertragung sowie ggf. mitgelieferter Software) darf keine Flug-, Standort-, Bild-, Sensor- oder Nutzerdaten an Server oder Dienste außerhalb der EU/EFTA übermitteln, soweit nicht ausdrücklich vom Auftraggeber genehmigt. Der Bieter hat mit dem Angebot darzulegen, welche Komponenten (Hardware, Chipsätze, Firmware, Cloud-Dienste) nicht europäischer/EFTA-Herkunft sind, sowie deren Datenverarbeitungsort. Firmware-Updates dürfen nur über auftraggeberseitig autorisierte, geprüfte Kanäle erfolgen. Der Auftraggeber behält sich vor, vor Zuschlag einen unabhängigen Security-Audit (Firmware/Datenflüsse) zu verlangen.

Der Auftragnehmer ist zur Erbringung der vereinbarten Leistungen mit Hilfe von automatisierten Verfahren nur dann berechtigt, wenn er im Angebot das zu verwendende Produkt benennt und gleichzeitig den Tatsachen entsprechend gewährleistet, dass dieses Produkt keine Kommunikationsfunktionen zu Dritten und keine andere, den Interessen des Auftraggebers zuwiderlaufende, Funktionalität aufweist. Insbesondere darf das Produkt keine Funktionalitäten zum Ausspähen von Daten enthalten, keine Informationen über die IT-Systeme des Auftraggebers, deren

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Daten, deren Lizenzierung oder das Benutzerverhalten an Dritte übermitteln, zu anderen Zwecken als für die Erbringung der Leistungen oder derart speichern, dass Dritte darauf Zugriff nehmen könnten.

Die Leistungen des Auftragnehmers dürfen weder die Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit der Daten oder IT-Infrastruktur des Auftraggebers oder Teile davon gefährden, noch den Vertraulichkeits- oder Sicherheitsinteressen des Auftraggebers zuwiderlaufen durch unerwünschtes Absetzen/Ausleiten von Daten, unerwünschte Veränderung/Manipulation von Daten oder der Ablauflogik oder unerwünschtes Einleiten von Daten oder unerwünschte Funktionserweiterungen. Unerwünscht ist eine mögliche Aktivität, wenn sie so weder vom Auftraggeber in seiner Leistungsbeschreibung oder im Rahmen der Leistungserbringung gefordert, noch im Einzelfall vom Auftraggeber ausdrücklich autorisiert wurde.

Einsatz von KI

Sollte das Gerät über ein KI-Modul verfügen, ist sicherzustellen, dass dieses Modul jederzeit abschaltbar ist, ohne dass dadurch die grundlegenden Funktionen des UAV-Systems beeinträchtigt werden, und sämtliche Verarbeitungsschritte (Art, Umfang und Zweck der Datennutzung) in einem für den Auftraggeber einsehbaren Protokoll dokumentiert werden. Eine Verarbeitung oder Übermittlung von Daten außerhalb der EU/EFTA durch das KI-Modul ist ausgeschlossen, soweit nicht ausdrücklich vom Auftraggeber genehmigt. Sollte die mitgelieferte Software KI verwenden, muss dies im Angebot sowie im SBOM deutlich geschildert werden. Eine Nutzung der HVBG-Daten zur Trainingszwecken ist ausdrücklich ausgeschlossen.

Stromversorgung

Das Einsatzgebiet wird regelmäßig größer sein als ein einzelner Flug mit der spezifizierten Akkukapazität/Flugzeit von mindestens 25 Minuten es erlaubt. Das ausgeschriebene UAV-System muss also die – möglichst automatische – Unterteilung der Hauptmission in mehrere Untermissionen unterstützen.

Ebenso muss eine mobile Einheit zur Ladung der vorhandenen Akkus zur Verfügung stehen, sollten mehr Untermissionen als geladene Akkus existieren. Die Ladung der Akkus muss durch eine entsprechende Ladestation erfolgen. Ebenso ist ein intelligentes Akkumanagement (Ladezyklen) vorzuweisen. Für den Einsatz bei kalter Witterung (unter 5° C) ist eine Lösung zur Temperierung der Akkus vorzuweisen.

Zusätzliche Akkus für mindestens drei Flüge und kompatible Akkustation/Powerstation als Lademöglichkeit sind anzubieten und im Angebotspreis enthalten.

GNSS Empfänger

Das angebotene UAV-System muss RTK- und PPK-fähig sein.

Steuerung

Es ist für den Fernpiloten ein handgetragenes Steuergerät anzubieten. Bei automatisierten VLOS Befliegungen muss der manuelle Eingriff in die Flugsteuerung jederzeit möglich sein.

Die Flugroutenplanung muss es dem Anwender ermöglichen, die relevanten Parameter einzustellen:

• Wahl der Flughöhe mit Angaben zum erreichbaren GSD (Photogrammetrie) oder Punktdichte (Laserscanning),
• Längs- und Querüberdeckung eines photogrammetrischen Bildfluges,
• Wahl der Fluggeschwindigkeit um Bewegungsunschärfen zu vermeiden (Photogrammetrie),

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• Einstellungen zum möglichen Konturflug (Variable Flughöhe über bewegtem Gelände),
• Wahl zusätzlicher Schrägaufnahmen (Photogrammetrie).
• Kameraeinstellung/Global Shutter-System

Die Wegpunktplanung muss am Handgerät des Fernpiloten modifizierbar sein (Auslassen von Wegpunkten, Abbruch/Pause).

Zusätzlich zum technischen Datenblatt muss eine Erklärung zur möglichen on-line und off-line Nutzung des UAV-Systems sowie eine Checkliste als Best-Practice-Leitfaden vor jedem Flug für das angebotene Drohnensystem eingereicht werden.

Die Software zur Flugroutenplanung muss ebenfalls Angebotsbestandteil sein, entweder als integrierte Lösung oder als dedizierte Softwarelösung. In jedem Fall muss die Software zur Flugroutenplanung mit dem UAV-System kompatibel sein. Während der Vertragslaufzeit ist der Auftragnehmer verpflichtet, sämtliche Updates für die Software zur Flugroutenplanung auf einem handelsüblichen Speichermedium zur Verfügung zu stellen. Ungeachtet des Lizenzmodells, muss eine gleichzeitige Nutzung von mindestens zwei Personen des Auftraggebers über die gesamte Vertragslaufzeit gewährleistet sein.

Sollten die Punktwolkendaten der LiDAR Sensorik nur in einem proprietären Format vorliegen, ist eine Software zur Verarbeitung dieser nach den Anforderungen im letzten Abschnitt als Bestandteil des Angebots mitzuliefern und Anlage II auszufüllen.

Die mitgelieferten Softwares dürfen keine Flug-, Standort- oder Nutzerdaten an Server außerhalb der EU/EFTA übermitteln, soweit nicht ausdrücklich vom Auftraggeber genehmigt. Dies beinhaltet auch Nutzung in KI.

Sensorik

Das UAV-System soll als Sensorträger zweimal beschafft werden. Die Sensorik (Photogrammetrie / Laserscanning) muss austauschbar sein und jedes der Systeme muss somit für beide Sensoren als Nutzlastträger in Frage kommen.

Die entsprechend zu erreichenden Genauigkeiten und die Datenformate sind weiter oben im Ausschreibungstext bereits spezifiziert.

Photogrammetrie

Das angebotene RGB-Kamerasystem muss für photogrammetrische Aufnahmen geeignet sein und über keinen oder optional einen abschaltbaren Autofokus verfügen. Als Optik wird ein Festbrennweitenobjektiv (kein Zoom) als zwingend vorausgesetzt.

Die Steuerung der Kameraparameter wie Betriebsmodus (mindestens Manual / Aperture Priority / Shutter Priority) oder die Änderung einzelner Parameter wie ISO, Blende und Belichtungszeit muss durch den Fernpiloten auch während der Befliegung remote möglich sein. Das Kamerasystem muss über einen mechanischen Zentralverschluss verfügen, Rolling-Shutter Systeme (elektronischer Verschluss) sind vom Verfahren ausgeschlossen.

Der Sensor (inkl. Objektiv) sollte eine geringe Verzeichnung aufweisen um eine möglichst hochwertige photogrammetrische Auswertung zu gewährleisten. Zusätzlich ist eine Farbtiefe von mindestens 12 Bit pro Farbkanal sowie ein Vollformat-Sensor wünschenswert.

Laserscanning

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Der LiDAR-Sensor muss in der Lage sein, eine colorierte Punktwolke aufzuzeichnen. Die integrierte Kamera muss dazu mindestens 8 MP besitzen. Die Lagegenauigkeit der Orthofotos von ca. 5 cm gilt für dieses System als 3D-Angabe.

Das LiDAR-System muss Mehrfachechos verarbeiten und Geländepunkte unterhalb einer dichten Vegetationsdecke erfassen können.

Zubehör/Wartung

Für die Wartung, Nachlieferung, sowie technischen Fragen muss ein deutschsprachiger Support angeboten werden.

Es ist ein Wartungskonzept vorzulegen, um den gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen. Die Wartung besteht mindestens aus der jährlichen Inspektion des UAV-Systems. Zudem muss ein Leitfaden mitgeliefert werden, die folgende Wartungspunkte abdeckt: • Drohnencheck auf Schäden vor jedem Flug • die Akkupflege • das Reinigen der Sensoren • Sensorkalibrierung • Software/Firmware-Updates usw.

Handelsübliche Werkzeuge und Ersatzteile für kleine Reparaturen oder Verschleißteile für eine durchschnittliche Anwendung für etwa drei Jahre sind mitzuliefern. Dies betrifft insbesondere den Tausch von Propellern. Der Bieter ist verpflichtet, sämtliche Werkzeuge und Ersatzteile für einen Zeitraum von 3 Jahren vorzuhalten, die vom Auftraggeber gegen gesonderte Vergütung nachbestellt werden können. Mit dem Angebot ist eine gesonderte und verbindliche Preisliste für Verschleißteile einreichen, die nicht Gegenstand der Bewertung ist.

Für den Transport sind sowohl für das UAV-System als auch für die Steuerung und die Sensorik robuste feldtaugliche Transportboxen anzubieten. Der sichere Transport der Akkus muss durch entsprechende Transportbehälter/Koffer gewährleistet werden.

Sämtliche UAV-Systeme sind mit einem geeigneten Schutzmechanismus auszustatten.

Das Angebot muss zusätzlich folgende Leistungen beinhalten:

• Eine Garantie für mindestens drei Jahre vom Hersteller oder exklusivem Partner • Ein deutschsprachiger Leitfaden für Erstanwendung sowie mögliche kleine Reparaturen • Eine Schulung zur (integrierten) Software für Flugroutenplanung und die Software zur Verarbeitung der LiDAR-Aufnahmen soweit zutreffend Zusätzlich zu den obigen Punkten wird eine Einführungsveranstaltung in das erworbene Drohnensystem für das Kernteam von 6 Personen (Fernpiloten der HVBG) vorausgesetzt. Die zweitägige Veranstaltung soll wie folgt gegliedert sein:

Aufbau und Inbetriebnahme des Systems, Akkumanagement, Flugmodi, Montage von Ersatzteilen (Propellerwechsel, usw.). Einführung in Checklisten. Avisierte Dauer: (0,5 PT)

Einführung (0,5 PT) in die Inbetriebnahme des Fluggeräts mit ersten Übungsflügen. Zudem muss die Bedienung und Inbetriebnahme der Sensoren erläutert werden. Hierzu gehören neben der Aufnahme von Daten auch eine Einführung in die Software zur Prozessierung der aufgezeichneten Daten (insbesondere LiDAR).

Abschließend muss am zweiten Tag eine Testbefliegung mit den beiden Sensoren (Photogrammetrie und Laserscanning) stattfinden.

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Dem Auftragsgeber bleibt vorbehalten, die Schulungsveranstaltung bis zu drei Mal während der Vertragslaufzeit zu beauftragen.

Cybersicherheitskonzept

Bieter haben mit dem Angebot ein Cybersicherheitskonzept vorzulegen. In diesem Konzept muss der Bieter plausibilisieren, wie die Anforderungen an die Cybersicherheit (s. Kapitel „Cybersicherheit) eingehalten werden. Darzustellen ist der vollständige Datenerfassungs- und Verarbeitungsvorgang. Zusätzlich zu den Anforderungen im Kapitel ist darzustellen, durch welche technischen und organisatorischen Maßnahmen gewährleistet wird, dass das UAV-System resilient gegenüber Zugriffen Dritter, Hackerangriffen oder sonstigen Bedrohungen ist. Hierzu kommt der eventuelle Einsatz von KI und die geplanten Maßnahmen zur Einhaltung der Cybersicherheit in diesem Fall. Die Darstellung der technischen und organisatorischen Maßnahmen für ein resilientes UAV-System müssen nachvollziehbar und zielführend sein.