Ein Team der University of Cambridge hat die Schwingungscharakteristik der historischen Great London Plane of Ely mit videobasierter Analyse untersucht, um die Grundlage für eine neue strukturelle Abstützung des Baums zu schaffen. Der Baum, der laut den Forschenden vermutlich im Jahr 1674 gepflanzt wurde und eine Höhe von mehr als 40 Meter erreicht, benötigt zusätzliche Unterstützung, weil seine Größe und komplexe Verzweigung zu mechanischen Belastungen führen.
Mehrere Messverfahren ergänzen einander
Die Ingenieure setzten die Schwingungsanalyse-Software WaveCam der Firma gfai tech ein. Die videobasierte Betriebsmodalanalyse wurde mit klassischen Messverfahren kombiniert: Beschleunigungssensoren, LiDAR-Geometriedaten und ein Finite-Elemente-Modell dienten als ergänzende Informationsquellen. Ziel war es, die globalen Schwingungsformen des Baums zu erfassen und lokale Bewegungen einzelner Äste räumlich einzuordnen.
Die Forschenden betonen, dass die WaveCam-Analyse die installierte Sensorik nicht ersetzt, sondern sinnvoll erweitert. Während Beschleunigungssensoren punktuelle Bewegungen aufzeichnen, erlaubt die Videoauswertung eine berührungslose, flächige Erfassung der Bewegung über große Flächen — besonders nützlich bei Objekten, bei denen eine dichte Sensorbestückung nicht möglich ist.
Praktische Durchführung und Ergebnisse
Für die ergänzenden Aufnahmen nutzte das Team ein iPhone SE auf einem Stativ und filmte den Baum aus mehreren Perspektiven. Pro Messung wurden jeweils 50 Sekunden Videomaterial mit 24 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet. Daraus ergab sich eine Frequenzauflösung von 0,02 Hertz. Die Messungen vom Boden aus waren innerhalb weniger Stunden abgeschlossen und erfassten sowohl lokale als auch globale Schwingungsmodi.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Mutmaßliches Pflanzjahr | 1674 |
| Baumhöhe | >40 m |
| Videolänge pro Messung | 50 s |
| Bildrate | 24 fps |
| Frequenzauflösung | 0,02 Hz |
In der Auswertung traten dominante Schwingungsformen bei etwa 0,38 und 0,44 Hertz zutage. Diese Frequenzen halfen, markante Anteile aus den Beschleunigungsmessungen räumlich zuzuordnen und lieferten zusätzliche Informationen zur Validierung des Strukturmodells. Solche Daten sind für die Auslegung einer Seilabspannung wichtig, weil sie verdeutlichen, welche dynamischen Biegebeanspruchungen berücksichtigt werden müssen.
Bedeutung für Baumpflege und Ingenieurwesen
Die Studie zeigt, wie moderne Videotechnik praxisgerecht eingesetzt werden kann, wenn komplizierte Geometrien und Zugangsbeschränkungen eine dichte Sensorbestückung verhindern. Für die Baumpflege bedeutet das: Mit verhältnismäßig kleinem Aufwand lassen sich umfassendere Aussagen über das Verhalten großer Bäume unter Wind- und Lastbedingungen treffen. Für Ingenieurinnen und Ingenieure liefert die Methode zusätzliche räumliche Informationen, die bei der Planung von Stützmaßnahmen und der Validierung von Modellen helfen.
Die Forschenden betonen, dass die WaveCam-Analyse eine ergänzende Rolle spielt: Sie ergänzt punktuelle Sensoren durch eine flächige Abbildung der Bewegung und unterstützt damit fundierte Entscheidungen für Schutz- und Erhaltungsmaßnahmen.
- Videobasierte Analysen erlauben eine berührungslose, flächige Erfassung großer Strukturen.
- Kombination von Sensorik, LiDAR und Modellbildung erhöht die Aussagekraft für Planungen.
- Praktische Messdauer: wenige Stunden vom Boden aus.
Die wissenschaftliche Arbeit, die diese Ergebnisse beschreibt, trägt den Titel „Saving the Great London Plane of Ely: Engineering support for an ancient tree“ und wurde von D. Antill und Mitarbeitenden verfasst. Die angewandte Methodik könnte Vorbildcharakter für ähnliche Maßnahmen an denkmalgeschützten oder ökologisch wertvollen Bäumen in anderen Ländern haben, auch in Österreich.
