OST rekrutiert Drohnen und bekämpft invasive Neophyten mit KI

Nicht alles, was blüht, wächst; einiges wuchert. Die Rede ist von sogenannten invasiven Neophyten. Ein Neophyt ist eine Pflanzenart, die nicht einheimisch ist, sondern aus einer komplett fremden biogeographischen Region stammt.

In der Schweiz gibt es etwa 500 bis 600 Arten von Blumen, Sträuchern und sonstigen Gewächsen, die dazu gezählt werden. Fast 60 davon gelten hierzulande als "invasiv", wie etwa die Spätblühende Goldrute. Das heisst, sie verfügen in der Schweiz über keine natürlichen Feinde. So können sie sich schnell und übermässig ausbreiten.

Problematisch ist dies, weil diese Neophyten einerseits die einheimische Flora verdrängen und andererseits auch einheimischen Tieren wenig bis keine Nahrung, Schutz- oder Nistplätze bieten. Einige Arten, wie beispielsweise der Riesen-Bärenklau oder die Ambrosie, sind zudem auch ein Problem für die Gesundheit.

Vorsicht Allergiker: Die Ambrosie und der Riesen-Bärenklau können heftige Reaktionen und Asthmaanfälle auslösen. (Source: Stefan.lefnaer / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0 & Meneerke bloem / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0)

Aus diesen Gründen ist es wichtig, dem Wuchern von Neophyten entgegenzuwirken. Schon kleinste Bestände sollten identifiziert und bekämpft werden - idealerweise noch bevor sie blühen und Samen ausbilden. Ein Team am Institut für Landschaft und Freiraum (ILF) an der Ostschweizer Fachhochschule (OST) unter der Leitung von Prof. Dr. Jasmin Joshi will nun neue Verbündete dafür rekrutieren: Handelsübliche Drohnen sollen beim Aufspüren mithelfen.

OST will Neophyten von oben herab aufspüren

Im Rahmen ihrer zweiten Masterprojektarbeit entwickelten Nicolas Tobler und Raphael Unterer einen Algorithmus, wie die OST mitteilt. Dieser ermögliche es, die Ausbreitung von invasiven Neophyten mit einfachen RGB-Drohnenaufnahmen zu ermitteln. Für den Deep-Learning-Ansatz arbeiteten sie mit dem Interdisciplinary Center of Artificial Intelligence (ICAI) der OST zusammen.

Warum RGB-Daten? "RGB-Daten sind wesentlich einfacher zu erhalten", sagt Prof. Dr. Guido Schuster, Direktor des ICAI. Dadurch wurde die Identifizierung der Neophyten allerdings wesentlich komplexer. "Wir haben neue KI-Algorithmen, die perfekt auf das Problem abgestimmt, entwickelt und trainiert sind und konnten so dennoch eine hohe Performance erreichen", sagt der ICAI-Direktor. Der Algorithmus sei generisch, was es ermögliche, verschiedene Datenquellen wie etwa auch Infrarotaufnahmen zu nutzen.

Auch Hobbypiloten sollen mit anpacken

Die Verwendung von RGB-Bildern hat noch einen weiteren Grund: "Dies ist wichtig, da es nun grundsätzlich möglich wird, die Öffentlichkeit in die Neophytenbekämpfung via Drohnenbilder zu involvieren", sagt Schuster.

Möglich sei es etwa, einen über das Internet zugänglichen Server zu errichten. Dort könnten Drohnenpiloten ihre RGB-Bilddateien hochladen. Der Server würde anschliessend die von der OST entwicklten Algorithmen nutzen, um Neophytenbestände aufzuspüren. "Dies wäre ein sehr nützliches 'Citizen Science'-Projekt", sagt er.

Der Algorithmus der OST soll helfen, Neophytenbestände zu finden. (Source: OST)

Wenn sich das Verfahren in weiteren Tests als zuverlässig erweisen, wird es gemäss Schuster sicher in der Praxis eingesetzt. Das ILF habe bereits gute Kontakte zu den kantonalen Behörden. Das Ausrupfen der invasiven Pflanzen übernehmen Drohnen allerdings noch nicht. Das bleibt - zumindest aktuell noch - Menschen überlassen.

Drohnen sollen übrigens künftig auch als Alternative zur chemischen Schädlingsbekämpfung genutzt werden. So könnten sie - mit Schlupfwesepen ausgestatten - etwa Maisfelder schützen. Wie dies funktioniert, erfahren Sie hier.