Neue B2B-Commerce Studie
Jetzt downloadenKombination von KI-Technologien mit Satellitenbildern zur Überwachung von Borkenkäfern
91% Genauigkeit bei der Erkennung von Borkenkäfern zum Schutz der Wälder
Borkenkäfer sind eine ernste Bedrohung für unsere Wälder und unsere Wirtschaft, aber manuelle Bewertungen bieten keinen ausreichenden Schutz. Durch die Kombination von KI-Technologien mit Satellitenbildern soll das operative Borkenkäfer-Monitoring in Österreich unterstützt werden. Ziel ist es, Käfer zu erkennen, bevor sie sich zu weit ausbreiten, und den zukünftigen Käferbefall vorherzusagen - aus dem Weltraum!
F1 score - pixelweise
F1 score - clusterweise
Genauigkeit
Recall
Die Herausforderung
Schutz der Wälder vor der Bedrohung durch den Käfer
Schwere Dürreperioden im Sommer führen zu Rekordwerten bei Borkenkäferschäden. Allein im Jahr 2019 wurden in Mitteleuropa 5,5 Mio. Kubikmeter Holz durch Borkenkäfer geschädigt, was zu einem wirtschaftlichen Schaden von rund 165 Mio. € führte (Landwirtschaftskammer Österreich, 2019).
Derzeit erfolgt das Borkenkäfermonitoring in Österreich hauptsächlich durch die Berechnung von Käferpopulationen anhand von Käfern in Pheromonfallen oder durch Ortsbegehungen von Förstern in Hot-Spot-Gebieten. Diese Methoden liefern keine flächendeckenden Informationen, sind zeitaufwändig und kostenintensiv.
Die Förster benötigen einerseits schnelle räumliche Informationen über Borkenkäfervorkommen, um eine Ausbreitung auf benachbarte Bäume zu verhindern. Andererseits brauchen sie Modelle, die Risikogebiete aufzeigen und künftige Ausbrüche vorhersagen können.
Die Idee
Rapid AI Prototyping zur Minimierung der Bearbeitungszeit
Für dieses Projekt wurde unsere selbst entwickelte KI-Implementierungsmethode "Rapid AI Prototyping" verwendet, die dazu beiträgt, die Programmier- und Bearbeitungszeit zu minimieren und es ermöglicht, jederzeit einen neuen Prototypen oder eine neue Version zu erstellen.
Das Ziel war es, über den Stand der Technik bei der Borkenkäferüberwachung hinauszugehen. Durch die Kombination von KI-Technologien mit Satellitenbildern wollten wir gemeinsam mit unseren Partnern FFG und Joanneum Research den Förstern helfen, die durch Käferbefall verursachten Schäden zu beurteilen.
Die Lösung
91% Genauigkeit bei der Borkenkäfererkennung
Das Ergebnis ist der Prototyp eines Borkenkäfer-Überwachungssystems, das nahezu in Echtzeit Borkenkäferbefall und Risikogebiete schnell und zuverlässig erkennen und vorhersagen kann.
Unser bester Prototyp erreichte bei der Erkennung von Befall auf vier Hektar eine pixelweise F1-Bewertung von 76%. Die clusterweise F1-Bewertung war sogar noch höher und erreichte unglaubliche 95% (Recall = 100%, Precision = 91%). Das bedeutet, dass der Prototyp 100% der befallenen Flächen korrekt erkennen kann.
Die Ergebnisse dieses Projekts werden künftige Forschungsaktivitäten im Bereich der KI-gestützten Erkennung von Borkenkäferbefall unterstützen und das Verständnis für die Verbreitung von Borkenkäferbefall im Allgemeinen fördern. In diesem Zusammenhang wird es in zukünftigen Studien auch helfen, kurzfristigen Borkenkäferbefall vorherzusagen und entsprechende Maßnahmen zur Risikominderung zu treffen.
Unsere Partner
FFG
Die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft fördert Innovationen durch angewandte und industrielle Forschung mit dem Ziel, den Wirtschaftsstandort Österreich durch gezielte Programme, wie das Austrian Space Applications Programm (ASAP), zu stärken. ASAP zielt einerseits auf den Aufbau von nationalen und internationalen Netzwerken durch multi- und bilaterale Projekte und andererseits auf die Vergrößerung von Nutzer:innengemeinschaften der Weltraumtechnologie.
Joanneum Research
Joanneum Research analysiert Fernerkundungsdaten, um die Umwelt zu überwachen, Algorithmen für die Bildanalyse zu entwickeln, Prozessketten für die Datenvorverarbeitung zu erstellen und 3D-Informationen aus Stereobilddaten zu generieren.
Umweltdata GmbH (UWD)
Umweltdata ist ein führender österreichischer Forstdienstleister. UWD beteiligt sich an BeatIt, indem es die daraus abgeleiteten Produkte und Dienstleistungen in seinem umfangreichen Geschäfts-, Verwaltungs- und Forschungsnetzwerk im Bereich der Forstwirtschaft vorstellt und bewirbt, das auf mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Fernerkundung und Inventur von Wäldern zurückblicken kann.
