Wie Künstliche Intelligenz dabei hilft, Naturschutzziele zu erreichen

Egal ob es um die Bewertung des ökologischen Ist-Zustandes geht, der Festsetzung von Entwicklungszielen, die konkrete Maßnahmenplanung oder deren Kontrolle, eine fundierte Datengrundlage ist der Schlüssel. Dabei sind die räumliche und zeitliche Genauigkeit der Daten, die Länge der Messreihen wie auch eine standardisierte Erfassungsmethode essenzielle Qualitätskriterien. Denn die Datenqualität entscheidet über die Aussagekraft der gewonnenen Information und letztlich über deren Nutzbarkeit.

Ein weiteres und recht aktuelles Beispiel stellt die Datenverfügbarkeit im Zuge von Planungs- und Genehmigungsverfahren dar: Wenn Vorhabenträger gesetzlich nicht mehr verpflichtet sind, projektspezifische Daten im Rahmen der Verfahren zu erheben oder an die zuständigen Behörden weiterzugeben, nimmt die Bedeutung von behördlichen Katasterdaten massiv zu. Die dort gesammelten Daten werden oftmals von ökologischen Stationen bereitgestellt oder stammen von anderen ehrenamtlich durchgeführten Kartierungen. Dennoch, eine Bestandsaufnahme zeigt recht unterschiedliche Bedingungen in den einzelnen Bundesländern. Meist stehen nur für einzelne Arten Informationen über deren Vorkommen in ausreichender Qualität zur Verfügung. Die gezielte Planung von wirksamen Maßnahmen auf Projektebene gestaltet sich daher als äußerst schwierig. Es besteht Handlungsbedarf.

KI-gestützte Technologien können hier sinnvoll unterstützen, indem vorhandene Datenbanken ergänzt oder zusätzliche Einblicke ermöglicht werden. Insbesondere dort, wo kontinuierliche Beobachtungen mit klassischen Methoden nur eingeschränkt möglich sind oder lediglich mit hohem Aufwand realisiert werden können.

Ein bereits etabliertes Praxisbeispiel stellt das KI-basierte Stereokamerasystem IdentiFlight dar. Durch den Einsatz des Kamerasystems kann im 360°-Umfeld die Vogelflugaktivität an einem Standort in einer Entfernung von bis zu 1.500 m dokumentiert werden. Dabei scannt eine Weitwinkelkamera-Einheit den Luftraum nach vogelartigen Flugobjekten und gibt diese Information an die bewegliche, hochauflösende Stereokamera-Einheit weiter. Auf der Basis erhobener Daten – mit bis zu zehn hochauflösenden Fotos pro Sekunde – erfolgt die präzise 3D-Positionsbestimmung des Vogels, die Nachverfolgung des Flugweges und die Identifikation der Vogelart innerhalb von Millisekunden. Durch die Kombination aus maschinellem Lernen und dem Trainieren von neuronalen Netzwerken können große Datenmengen in Echtzeit ausgewertet und in einem weiteren Schritt automatisiert aufbereiten werden.

Der Hersteller geht dabei transparent vor und setzt auf unabhängige Systemtests: Die Leistungsfähigkeit von IdentiFlight wurde bereits über mehrere Jahre an einer Vielzahl unterschiedlicher Standorte in Deutschland und Österreich von unabhängigen Gutachtern unter der Aufsicht des TÜV Nord erprobt und bestätigt (vgl. beispielsweise Reichbach et al. 2021; 2023a; 2023b).

Nicht nur die in Deutschland häufig vorkommenden Arten, wie der Rotmilan, der Seeadler, der Wespenbussard, der Weißstorch oder der Kranich können mit über 98%-iger Sicherheit korrekt identifiziert werden. Aktuell werden mit Hilfe von IdentiFlight weltweit bereits mehr als 172 Vogelarten in Echtzeit sicher erkannt, wobei monatlich weitere Arten hinzukommen. Ist das System sich einmal nicht ganz sicher, um welche Art es sich handelt, wird der beobachtete Vogel der übergeordneten Gattung zugeordnet. Die gespeicherten Bilder können jederzeit manuell überprüft und bei Bedarf nachbestimmt werden.

Die stetig wachsende Artbibliothek ermöglicht den Einsatz als Monitoring-Tool an den unterschiedlichsten Standorten. Durch das „Anlernen“ weiterer Arten innerhalb weniger Wochen, ist die Technologie in der Anwendung sehr flexibel und es kann auf standortspezifische Anforderungen kurzfristig reagiert werden.

Die durch IdentiFlight erhobenen Monitoring-Daten werden dokumentiert und automatisiert ausgewertet. Über eine Datenplattform, dem sogenannten Dashboard stehen die Informationen in Echtzeit zur Verfügung. Zum einen können hier Informationen zu einzelnen Flugereignissen gezielt abgerufen werden, wie beispielsweise Datum, Zeit, Dauer der Erfassung, Vogelart, Fluggeschwindigkeit und -höhe. Für die einzelnen Tracks sind zudem die zugehörigen Frames (Bildaufnahmen) hinterlegt. Zum anderen werden große Datenmengen im Dashboard automatisiert und standardisiert ausgewertet. Ergebnisse werden übersichtlich aufbereitet, beispielsweise in Form von Tabellen, Grafiken, Heat-Maps oder Diagrammen.

Auf der Basis der Datenauswertung können dann nicht nur Aussagen über das Artvorkommen am Standort, der artspezifischen Flugaktivität sowie deren saisonaler Veränderung während der Datenerhebung getroffen werden. Es ist auch möglich aufgrund der präzisen Positionsbestimmung Aussagen über die artspezifische räumliche Verteilung der detektierten Flüge und folglich über die kleinräumige Nutzung von Habitaten zu treffen. Über die hinterlegten Bildaufnahmen kann zudem jederzeit nachvollzogen werden, welches Flugverhalten der beobachtete Vogel zeigte.

Handelt es sich um eine dauerhafte Installation am selben Standort, wird IdentiFlight in Abhängigkeit von den Standortgegebenheiten auf einem Mast mit einer Höhe von 10 Metern im Offenland beziehungsweise von bis zu 40 Metern an Waldstandorten installiert. Dadurch wird eine möglichst uneingeschränkte Einsehbarkeit des Untersuchungsraums erreicht. Ist die Durchführung des Monitorings zeitlich begrenzt oder sollen Datenerhebungen an mehreren unterschiedlichen Standorten erfolgen, können mobile IdentiFlight-Systeme verwendet werden. Unter Nutzung von Solarstrom, Batteriespeichern und Satelliteninternet kann IdentiFlight flexibel und unabhängig von der vorhandenen Infrastruktur positioniert werden.

Weltweit sind derzeit mehr als 520 IdentiFlight-Systemen an den unterschiedlichsten Standorten und unter extremen Gelände- und Klimabedingungen im Einsatz. IdentiFlight erhebt derzeit Daten in Küsten- und Bergregionen, Wüsten und Wäldern. Einige der Systeme sind bereits seit 9 Jahren in Betrieb, wodurch bereits umfassend Anwendungserfahrung gesammelt werden konnte. Auch in Deutschland und Österreich wird das Kamerasystem bereits seit mehreren Jahren sowohl im Offenland wie auch über Wald an mehreren Standorten betrieben, wobei der Einsatz stets konform mit den jeweiligen geltenden datenschutzrechtlichen Vorgaben erfolgt.

Weiterführende Informationen finden Sie auf der Internetseite von IdentiFlight Deutschland.

Bei Rückfragen schreiben Sie gerne eine Email an info-de@identiflight.com.