Künstliche Intelligenz für den Wald

Was können Satelliten und Künstliche Intelligenz für den Wald tun?

Ein Forschungsprojekt in Graz zeigt: Künstliche Intelligenz und Weltraumsatelliten können unseren Wäldern helfen, gesund zu bleiben.
Aber wie genau? Wir klären auf.

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
FÜR DEN WALD

Künstliche Intelligenz und Wald – zwei Sphären, die so ziemlich das Gegenteil voneinander sind: hochtrabende Algorithmen da, erdende Naturmaterie dort. Besonders viele Schnittstellen, könnte man in diesem Fall sagen, gibt es zwischen diesen beiden Extremen nicht. Doch die Künstliche Intelligenz wäre nicht die Künstliche Intelligenz, würde sie nicht bis in den Wald vordringen. Oder genauer gesagt: über ihm schweben.

Denn Forscherinnen und Forscher der Forschungsgesellschaft Grazer Joanneum Research setzen nun auf hochkomplexe KI-Verfahren, um mithilfe von Satelliten den Wald zu überwachen. Das Projekt heißt AlpMon und hat die „Schadenserkennung für die Waldwirtschaft“ zum Ziel. Heißt: Es soll den Wald möglichst effizient überwachen. Wobei überwachen etwas bedrohlich klingt. Und bedrohlich, das ist diese KI ganz und gar nicht. Im Gegenteil. Den Grazer Forscherinnen und Forschern geht es darum, mithilfe dieser KI möglichst früh zu erkennen, wo und warum genau die Waldgesundheit gefährdet sein könnte.

Was sind Waldschäden?

Stürme, Unwetter, die durch den Klimawandel bedingte Achterbahn der Temperaturen, Schädlingsbefall oder die Ausbreitung invasiver gebietsfremder Arten: Dass unsere Wälder das ganze Jahr über all diesen Widrigkeiten trotzen, ist schlicht unmöglich. Natürlich: Forstbehörden, Waldbesitzerinnen, Waldbesitzer und Revierverantwortliche kennen ihre Wälder genau – nur erkennen manchmal auch sie bestimmte Risiken erst dann, wenn es bereits zu spät ist. Dadurch wird die Biodiversität und Gesundheit ganzer Waldstücke gefährdet, was wiederum verheerende Auswirkungen auf die Jagd und den Wildbestand haben kann. Denn: Ein gesunder Wald mit verschiedensten Baum- und Straucharten trägt wesentlich mehr Wild als ein Erkankter.

Wie hilft die KI dabei, Waldschäden und -krankheiten schneller zu erkennen?

Mit Bildern und Daten für gesündere Wälder. Zunächst einmal, indem sie die aktuellsten Satellitenbilddaten des Europäischen Copernicus-Programms verwendet. Bei diesem handelt es sich um das Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union, das 1998 von der EU-Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation gegründet wurde.

Wenn wir also in diesem Fall von einer KI sprechen, meinen wir damit – vereinfacht gesagt – zunächst den Einsatz innovativer Bildverarbeitungsmethoden. Denn: Besagte Satellitenbilddaten haben eine besonders hohe Auflösung und eignen sich daher ideal für genau kalibrierte, komplexe Auswertungen. „Mit Hilfe von fortschrittlichen Methoden der Zeitreihenanalyse und komplexen Algorithmen können Waldänderungen nun rasch erkannt und klassifiziert und diverse Forstparameter mit hoher Genauigkeit abgeleitet werden“, schreibt das Joanneum Research gewohnt wissenschaftlich.

Für Waldbesitzer, Försterinnen und Revierverantwortliche könnte das in Zukunft so einiges vereinfachen. Denn der Zugang zu den Informationen und ihre Aufschlüsselung ist erstaunlich einfach. Mit personalisierten Daten haben Waldverantwortliche per Webbrowser Zugang zu zwei Informationsgebieten:

einerseits zu Echtzeitbildern der letzten Waldveränderungen – relevant vor allem nach Sturmereignissen oder Unwettern – und
andererseits zu Kartenmaterial, das den Wald beispielsweise in Bezug auf Baumarten, Waldtyp und Überschirmung aufschlüsselt.

Besonders relevant wird der Einsatz der KI in Zukunft aber auch in Bezug auf ein sehr drängendes Thema: der Ausbreitung des Borkenkäfers.

COPERNICUS Erdbeobachtungsprogramm

Mit Algorithmen gegen den Borkenkäfer

Auch deswegen ist die KI so vielversprechend, weil es sich beim Borkenkäfer mittlerweile um den gefährlichsten Schädling innerhalb der heimischen Forstwirtschaft handelt. Zur Erinnerung: Der Borkenkäfer bohrt Löcher in die lebenden Bäume, legt dort seine Eier ab und ernährt sich vom sogenannten Bast. Dieser ist für den Nährstofftransport innerhalb des Baumes verantwortlich. Wird dieser Nährstofftransport gestört, stirbt der Baum. Durch die Trockenheit und höheren Temperaturen hat der Borkenkäfer ein immer leichteres Spiel, weil er sich dadurch besser und schneller vermehren kann.

Und wie hilft die KI nun dabei, den Borkenkäferbefall in den Wäldern einzudämmen?
Anhand der Bilddaten wird sie in Zukunft nun womöglich vorhersagen können, wie und wo sich Borkenkäferpopulation verbreiten könnten. Und zwar durch Algorithmen, die sich auf Bewegungsmuster der Borkenkäfer stützen, auf ihre Flugweiten, aber auch auf die Trockengebiete in Wäldern, die dann von den Borkenkäfern favorisiert würden. Damit wüssten Förster und andere Waldverantwortliche im Voraus, wo genau sich der Borkenkäfer ansiedeln wird – und könnten so rechtzeitig Maßnahmen ergreifen, um eine Ausbreitung zu verhindern.

Satelliten und KI für den Wald?

Natürlich, die Copernicus-Satelliten sind weit, sehr weit entfernt. Und Begriffe wie Überwachung und Künstliche Intelligenz wirken zunächst alles andere als geheuer. Doch ein Projekt wie das AlpMon des Grazer Joanneum Research zeigt: Unseren Wäldern können sie guttun. Ja, sie können sie stellenweise sogar retten.