Der Klimawandel, unkontrollierbare Feuer und der Borkenkäfer stellen echte Bedrohungen für unseren Wald dar. Die Dürrejahre 2018 und 2019 haben dem Forstbestand in Deutschland massiv geschadet, nahezu alle Bäume leiden unter der andauernden Trockenheit. In zwei Forschungsprojekten untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Berlin die entstandenen Waldschäden mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz genauer.

Der deutsche Wald ist nicht nur für Mensch und Tier Lebensraum und Lebensgrundlage; von ihm hängen auch rund eine Million Arbeitsplätze in Deutschland ab. Der enorme Wassermangel macht dem Wald aktuell schwer zu schaffen. „Allein in diesem Jahr hatten wir Waldbrände in einer Größenordnung von 2.700 Hektar. Das gab es seit 30 Jahren nicht“, erklärt Prof. Dr. Birgit Kleinschmit, die an der TU Berlin das Fachgebiet Geoinformation und Umweltplanung leitet.

Nötig ist eine Strategie zur Anpassung der Wälder an den Klimawandel. Bevor diese entwickelt werden kann und Empfehlungen an die Forstwirtschaft abgeleitet und umgesetzt werden, ist eine genaue Bestandsaufnahme der unterschiedlichen Waldschäden und deren Ausmaß erforderlich. Hier setzen zwei Forschungsprojekte der TU Berlin an.

Erdbeobachtung zur Erkennung von Schäden

Ziel des Projekts FirSt2.0 ist die Entwicklung eines Softwareprodukts für Akteure aus Forstwirtschaft und Naturschutz. Es wird mit multisensoralen Satelliten-Fernerkundungsdaten, mit Messungen von Bodenfeuchte und anderen Stress-Parametern sowie mit Methoden der Künstlichen Intelligenz bzw. des maschinellen Lernens eine genaue, kontinuierliche Untersuchung und Analyse des Zustands sowie der Schadarten der Wälder zulassen. Dieser Service soll Forstwirtschaft und Naturschutz ein verbessertes Waldmanagement ermöglichen.

„Wir suchen nach Berechnungsverfahren für den Vegetationszustand, den wir vor Ort vorfinden und mit hochsensibler Technologie messen – also Waldschäden wie abnehmende Blattmasse, verwelkte oder verfrüht abfallendes Laub und anderes – aus denen dann Schäden für einen größeren Bereich abgeleitet und hochgerechnet werden können, später sogar für ganz Deutschland“, erklärt Dr. Michael Förster, der das Projekt an der TU Berlin koordiniert. Beteiligt sind weiterhin die LUP – Luftbild Umwelt Planung GmbH, Landesforstbetriebe, das Thünen Institut für Waldökosysteme, Waldbesitzerverbände sowie der Nationalpark Bayerischer Wald.

Kombination von KI-Algorithmen und Satellitendaten

In dem Verbundprojekt TreeSatAI werden innovative KI-Methoden für das Infrastruktur-, Naturschutz- und Waldmonitoring entwickelt. Von besonderem Forschungsinteresse ist dabei die Kombination von KI-Algorithmen mit großen Mengen an aktuellen Satelliten- und Drohnendaten, Informationen aus bereits vorhandenen, auch europäischen Umweltdatenbanken, Social Media und wissenschaftlichen Daten, um den Zustand im Wald lokal, regional und europaweit zu erkennen und zu überwachen.

Beteiligt an diesem Projekt sind das Startup liveEO GmbH und die LUP GmbH. Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und dem Startup Vision Impulse GmbH entwickeln sie innovative Prototypen für das Infrastruktur-, Naturschutz- und Waldmonitoring. Durch die enge Kooperation mit mehreren kleinen und mittelständischen Unternehmen, Verbänden und Verwaltungen verfolgen beide Forschungsprojekte einen aktiven Wissenstransfer in die Wirtschaft und Gesellschaft.