In feuchten Naturräumen breiten sich invasive Pflanzen häufig schnell und unbemerkt aus. Um diese schwer zugänglichen Lebensräume besser zu schützen und Renaturierungsmaßnahmen zu begleiten, starten Geoinformatiker der Universität Osnabrück gemeinsam mit der Hochschule Osnabrück und dem Natur- und Geopark TERRA.vita das Projekt „MapAid“. Mit kameragestützten Drohnen und Künstlicher Intelligenz (KI) wollen die Forschenden den Naturschutz in die Luft bringen.
Die sogenannten „Feuchten Hochstaudenfluren“ entlang von Fließgewässern bieten eine wertvolle biologische Vielfalt. Gleichzeitig werden sie zunehmend durch invasive Neophyten, also nicht-heimische Pflanzenarten, bedroht. Die gute Wasserversorgung und Flüsse als natürliche Transportwege schaffen ideale Bedingungen für die schnelle Ausbreitung dieser konkurrenzstarken Arten.
Eine frühzeitige Erkennung ist für die Eindämmung entscheidend, mit herkömmlichen Methoden jedoch kaum zu leisten. Die Gebiete sind durch hohe Vegetation, schwankende Wasserstände und ihre Abgeschiedenheit für erfahrene Kartierer nur schwer und oft nur stichprobenartig zugänglich. Wenn die Pflanzen bei einer Begehung entdeckt werden, sind sie meist schon fest etabliert oder haben bereits Samen gebildet, was die Bekämpfung teuer und aufwendig macht.
Hier setzt das Projekt „MapAid“ an
Kameragestützte Drohnen sollen die Untersuchungsgebiete mit hochauflösenden Multispektralkameras überfliegen und so großflächig Daten sammeln, ohne die sensiblen Ökosysteme durch Begehungen zu zerstören.
Um die immense Vielzahl an Pflanzenarten auf den Luftbildern automatisch unterscheiden zu können, verfolgen die Projektpartner einen innovativen Ansatz für das Training der Künstlichen Intelligenz: In den Gewächshäusern der Hochschule Osnabrück werden einzelne Neophyten sowie heimische Stauden gezielt vorgezogen. Über ihre gesamte Wachstumsphase hinweg werden die Pflanzen regelmäßig mit Multispektralkameras fotografiert. Anhand dieser repräsentativen Laborbilder lernt die KI das spezifische Aussehen der Pflanzen kennen, um sie anschließend auf den komplexen Drohnenaufnahmen aus der freien Natur zielsicher zu identifizieren – selbst im frühen Wachstumsstadium.
„Je früher wir invasive Pflanzenarten erkennen, desto gezielter und wirkungsvoller können wir gegen ihre Ausbreitung vorgehen“, sagt Dr. Thomas Jarmer von der Universität Osnabrück. „Mit der Kombination aus Drohnendaten und Künstlicher Intelligenz wollen wir eine Grundlage schaffen, mit der sich große und schwer zugängliche Flächen effizienter beobachten lassen“, ergänzt Lucas Wittstruck von der Arbeitsgruppe Fernerkundung und Digitale Bildbearbeitung der Uni Osnabrück.
Das Projekt „MapAid“ soll dazu beitragen, das Monitoring invasiver Arten objektiver, großflächiger und ressourcenschonender zu gestalten. Regelmäßige Erfassungen aus der Luft könnten künftig dabei helfen, neue Vorkommen frühzeitig zu erkennen und Bekämpfungsmaßnahmen gezielt zu planen. So sollen invasive Arten möglichst eingedämmt werden, bevor sie sich großflächig ausbreiten und heimische Pflanzengesellschaften verdrängen.