Mit „ARGUS-Augen“: Künstliche Intelligenz revolutioniert Lagebeurteilung für Rettungskräfte bei Flächenbränden

Langanhaltende Trocken- und Hitzephasen nehmen aufgrund des Klimawandels
immer weiter zu. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit für Wald- und
Flächenbrände, die das Leben von Mensch und Tier gefährden. Ein
Forschungsteam der Westfälischen Hochschule hat mit ARGUS nun eine
hochleistungsfähige Künstliche Intelligenz entwickelt, die die Arbeit von
Feuerwehr und Rettungskräften bei der Lagebewertung um ein Vielfaches
beschleunigt.

Gelsenkirchen. Im Juni 2023 waren in der EU 118.000 Hektar Land von
Waldbränden betroffen – damit liegt das Waldbrandgeschehen deutlich über
dem europäischen Durchschnitt der vergangenen 17 Jahre. Um die damit
einhergehenden materiellen Schäden und Gefahren für das Leben einzudämmen,
wird es für Rettungskräfte immer wichtiger, schnell ein verlässliches Bild
der Lage zu erhalten. Die Westfälische Hochschule mit dem Team um
Professor Dr.-Ing. Hartmut Surmann hat jetzt eine Künstliche Intelligenz
(KI) auf Basis einer Gruppe tiefer neuronaler Netze entwickelt, mit der
sich Drohnen-Einsätze bei Wald- und Vegetationsbränden deutlich
effizienter gestalten lassen. So können die Rettungskräfte nicht nur
schnell einen Überblick gewinnen, sondern die Lage auch mit einer bisher
nicht dagewesenen Präzision erfassen.

Für das Training der tiefen neuronalen Netze sammelten die Forschenden in
den letzten fünf Jahren gemeinsam mit dem Deutschen Rettungsrobotik-
Zentrum sowie den Feuerwehren Dortmund und Viersen bei Übungen und
Einsätzen vielfältige Datensätze. Diese wurden zum Trainieren der
neuronalen Netze aufbereitet und ermöglichten die Klassifizierung von
Feuer, Menschen und einer großen Bandbreite an Fahrzeugen, besonders aus
der Vogelperspektive von Aufklärungs-Drohnen.

Das Projektteam lernte auf Basis dieser Daten nicht nur die KI selbst an,
sondern entwickelte auch eine webbasierte Benutzerschnittstelle, um diese
und die zugrundeliegenden Trainingsdaten sowie die Drohnenaufnahmen
nutzbar zu machen. Die Web-App selbst trägt den Namen ARGUS. Der Name ist
allerdings nicht an den Namen des 100-äugigen Riesen aus der griechischen
Mythologie angelehnt, sondern steht für ARGUS - Aerial Rescue and
Geospatial Utility System. Die KI sowie die Anwendung stellen die
Forschenden seit diesem Monat als OpenSource System in einer ersten
Version über die Plattform github zur Verfügung. Drohnen, die schon jetzt
vielfältig bei Feuerwehren zum Einsatz kommen, können so noch
zielgerichteter verwendet werden.

Die hohe Effizienz bei der Lageaufklärung wird dadurch erreicht, dass die
Drohnen zwar vom Menschen überwacht werden, aber selbständig mit hoher
Geschwindigkeit das Einsatzgebiet abfliegen. Während die Drohnen bei einer
manuellen, von Menschen gesteuerten Inspektion mit einem Meter pro Sekunde
sehr langsam fliegen, erreichen sie im autonomen Betrieb Geschwindigkeiten
bis zu zehn Metern pro Sekunde. Dabei produzieren sie sehr große
Datenmengen von etwa einem Gigabyte pro Minute mit hohen Bildauflösungen.
Menschliche Anwenderinnen und Anwender wären mit der Geschwindigkeit und
Detailtiefe der entstandenen Bilder überfordert. Die von dem
Forschungsteam sowie den Anwenderinnen und -anwendern entwickelte KI und
Methodik unterstützt genau hier: Sie wertet die Bilddaten selbständig aus
und bereitet diese für die Einsatzkräfte in Form von Lagekarten im Browser
auf.

Aktuell bietet die Software neben der beschriebenen KI und dem Erstellen
von Übersichtskarten viele weitere Funktionen, wie beispielsweise das
Auslesen von Temperaturen aus Infrarot-Bildern, das interaktive Erkunden
von 360°-Fotos, sowie die Möglichkeit, Vorher-Nachher-Vergleiche der
Einsatzstelle mit Satellitenbildern zu betrachten. Darüber hinaus lag ein
weiteres Augenmerk auf einer möglichst einfachen Bedienung, da die Systeme
nicht nur von Fachleuten, sondern auch durch Einsatzkräfte nutzbar sein
sollen.

„Das Forschungsteam hat mit ARGUS einen Meilenstein in der
Aufklärungsarbeit von Feuerwehr und Rettungskräften erreicht. In den
nächsten Jahren werden wir die KI aber noch weiter testen und
weiterentwickeln“, so Prof. Dr. Hartmut Surmann. Das Deutsche
Rettungsrobotik-Zentrum hat gemeinsam mit der Feuerwehr Dortmund z. B.
bereits ein Einsatzfahrzeug, den sogenannten „RobLW“ mit der Software
ausgestattet und bietet für weitere Feuerwehren umfangreiche Schulungen
an.

Videos von den Möglichkeiten der Drohnen und der Software des
Forschungsteams gibt es unter: https://www.youtube.com/@RoblabFhGe.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
gefördert.