Naturräume mit Tonaufnahmen erfassen
Das Monitoring der biologischen Vielfalt ist bislang aufwendig,
kostenintensiv und erfordert spezialisiertes Fachwissen. Mithilfe von
Künstlicher Intelligenz (KI) lassen sich Veränderungen der Biodiversität
jedoch auch einfach und frühzeitig anhand von Tonaufnahmen erkennen. Im
Projekt Bio-O-Ton-2 entwickeln Forschende des Karlsruher Instituts für
Technologie (KIT) daraus eine Methode, mit der sich der Zustand von
Lebensräumen mit Unterstützung von Bürgerinnen und Bürgern als Citizen
Scientists großflächig erfassen lässt. Als Frühwarnsystem soll diese
zukünftig bei Behörden zum Einsatz kommen.
Wandel in der Natur frühzeitig zu erkennen, ist eine zentrale
Voraussetzung, um schützenswerte Lebensräume zu identifizieren und
langfristig zu erhalten. „Ideal für das Monitoring wäre eine schnelle und
kostengünstige Methode, um Veränderungen in Deutschland großflächig
sichtbar zu machen“, sagt die Projektleiterin Dr. Susanne Benz vom
Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) des KIT.
„Tonaufnahmen von Citizen Scientists sind dafür hervorragend geeignet.
Mithilfe von Smartphones mit Geotagging-Funktionen können Bürgerinnen und
Bürger heute Daten aus einer Vielzahl von Lebensräumen bereitstellen.“ Mit
diesem Ansatz wollen die Forschenden im Projekt Bio-O-Ton-2 Behörden
künftig beim Monitoring von Biotopen unterstützen.
Biodiversitätsdaten mit dem Smartphone erheben
Das Projekt wird von einem Runden Tisch aus Fachbehörden,
Naturschutzverbänden, Kartierungsbüros und wissenschaftlichen
Einrichtungen begleitet. „Gemeinsam haben wir zunächst ein
Klassifikationssystem für Flächenbewertungen erarbeitet, das dem
Projektpartner ci-tec als Grundlage für das Training einer KI dient“,
erläutert Benz. „Tonaufnahmen haben wir dabei als ideale Messmethode
identifiziert.“
Einminütige Klangaufnahmen halten typische Geräusche eines Ortes fest,
etwa Tier- und Naturgeräusche, Wind oder auch entfernte Verkehrsgeräusche.
Sie liefern wissenschaftlich exakt auswertbare Daten, sind großflächig
einsetzbar und ermöglichen eine erste Bewertung der Fläche ohne sie zu
betreten.
Grundlage des Klassifikationssystems sind die Lebensraumtypen der Fauna-
Flora-Habitat-Richtlinie, die schützenswerte Lebensräume in Europa
beschreiben. Gemeinsam mit Tonaufnahmen sowie Satelliten- und
Wetterinformationen entsteht eine Basis mit Referenzdaten zu bereits
bewerteten Flächen. Sie kombiniert fernerkundlich aufgenommene Daten mit
Angaben zum Zustand der jeweiligen Habitate. Darauf aufbauend entwickeln
die KI-Expertinnen und Experten von ci-tec Methoden, um die heterogenen
Daten zu fusionieren. Zudem trainieren sie KI-Modelle, die Zusammenhänge
zwischen akustischen Mustern und Lebensraumtypen zu erkennen. „Unser Ziel
ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das sich in der behördlichen Praxis
anwenden lässt und das Monitoring erleichtert“, so Benz. Das Institut für
sozial-ökologische Forschung (ISOE) führt begleitend eine Akzeptanzstudie
durch und evaluiert mögliche Anwendungsfälle.
Citizen Scientists mit Smartphone gesucht
„Damit das Projekt ein Erfolg wird, brauchen wir die Unterstützung von
Bürgerinnen und Bürgern“, sagt Benz. „Dazu kooperieren wir mit Dawn
Chorus, einem Citizen-Science-Projekt, das dazu einlädt, Naturklänge mit
dem Smartphone aufzunehmen und zu teilen.“ Grundsätzlich lassen sich die
Aufnahmen überall machen. Besonders wichtig für das Trainieren der KI
seien jedoch Gebiete, deren naturschutzfachlicher Wert bereits kartiert
wurde, da sich dort Veränderungen der Biodiversität gut nachvollziehen
lassen, so Benz. „Alle, die draußen in der Natur unterwegs sind, möchten
wir aufrufen, mithilfe der App Naturtöne aufzunehmen. Wichtig ist aber zu
wissen, dass diese Flächen oft unter Naturschutz stehen und besonders
wertvoll für die Biodiversität sind. Daher dürfen die Tonaufnahmen
ausschließlich von Wegen aus gemacht werden. Weitere Vorkenntnisse sind
nicht erforderlich.“
Über Bio-O-Ton-2
Die Idee entstand in einem Projekt des Bundesministeriums für Forschung,
Technologie und Raumfahrt (BMFTR) zum Thema Artenvielfalt und Lebensraum-
Monitoring. Bio-O-Ton-2 baut auf einer einjährigen Vorbereitungsphase auf
und befindet sich seit Januar 2025 in der zweiten Projektphase. Diese ist
auf drei Jahre angelegt und wird durch das BMFTR mit 833 000 Euro
gefördert. Neben dem KIT sind die ci-tec GmbH sowie das ISOE beteiligt.
(lla)
Kontakt für diese Presseinformation:
Dr. Martin Heidelberger, Stellv. Pressesprecher, Pressereferent, Tel.: +49
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