31. Oktober 2022
Übung mit Rettungskräften im Ahrtal

Droh­nen sam­meln Da­ten für schnel­le Ka­ta­stro­phen­hil­fe

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Übung im Ahrtal mit Forschenden und Rettungskräften
Übung im Ahr­tal mit For­schen­den und Ret­tungs­kräf­ten
Bild 1/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Übung im Ahrtal mit Forschenden und Rettungskräften

An der Übung im Ahr­tal wa­ren ne­ben dem DLR und dem Baye­ri­schen Ro­ten Kreuz auch an­de­re For­schungs­ein­rich­tun­gen und Ret­tungs­kräf­te aus der Re­gi­on be­tei­ligt. Vier un­ter­schied­li­che Droh­nen­sys­te­me lie­fer­ten Bild­ma­te­ri­al und Da­ten.
Übersichtskarte für die Drohnenbefliegung im Ahrtal
Über­sichts­kar­te für die Droh­nen­be­flie­gung im Ahr­tal
Bild 2/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Übersichtskarte für die Drohnenbefliegung im Ahrtal

Da­mit die Da­ten schnell wei­ter­ver­wen­det wer­den kön­nen, sind ex­ak­te Senk­recht­auf­nah­men nö­tig. Die Droh­nen flie­gen auf be­stimm­ten Flug­rou­ten. Im For­schungs­pro­jekt AI­FER ha­ben Dr. Kon­stan­ze Lech­ner und Dr. Marc Wie­land vom Deut­schen Fer­ner­kun­dungs­da­ten­zen­trum (DFD) im DLR die Da­ten ge­mein­sam mit den Pro­jekt­be­tei­lig­ten noch vor Ort aus­ge­wer­tet.
Aktuelle Daten aus den von der Flut betroffenen Gebieten
Ak­tu­el­le Da­ten aus den von der Flut be­trof­fe­nen Ge­bie­ten
Bild 3/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Aktuelle Daten aus den von der Flut betroffenen Gebieten

Die Pro­jekt­be­tei­lig­ten und die Ret­tungs­kräf­te aus der Re­gi­on ka­men un­ter an­de­rem in Al­te­nahr zu­sam­men. Auch hier wur­den noch ein­mal Luft­auf­nah­men er­stellt. Die ak­tu­el­len Da­ten die­nen als Grund­la­ge für die Ent­wick­lung von Me­tho­den zur au­to­ma­ti­schen Bild­aus­wer­tung.
Vorher-nachher-Vergleich in Altenahr
Vor­her-nach­her-Ver­gleich in Al­te­nahr
Bild 4/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Vorher-nachher-Vergleich in Altenahr

Die Dar­stel­lung zeigt Al­te­nahr zu drei un­ter­schied­li­chen Zeit­punk­ten. Das Bild vom 29. Ok­to­ber 2022 wur­de wäh­rend der Übung mit ei­ner Droh­ne er­stellt.
  • Drohnenbefliegung in den von der Flut im Sommer 2021 betroffenen Gebieten.
  • Methoden aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) sollen Informationen aus unterschiedlichen Quellen zu aktuellen Lagekarten verarbeiten.
  • Schwerpunkte: Luftfahrt, Erdbeobachtung, Sicherheit, Katastrophenhilfe

Altenburg, Altenahr, Reimerzhoven, Rech und Dernau gehören zu den Orten, die im Sommer 2021 besonders stark vom Hochwasser im Ahrtal betroffen waren. Unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und des Bayerischen Roten Kreuzes (BRK) sind jetzt noch einmal Luftaufnahmen von diesen Orten im Landkreis Ahrweiler (Rheinland-Pfalz) erstellt worden. Vier Drohnen waren im Einsatz. Die aktuellen Daten dienen als Grundlage für die Entwicklung von Methoden zur automatischen Bildauswertung bei Katastrophen.

„Durch den Vergleich der Aufnahmen während und nach der Flutkatastrophe sollen unter anderem Veränderungen erkannt und dokumentiert werden. Dazu zählen sowohl die Schäden als auch die Wiederaufbaumaßnahmen“, erklärt Dr. Marc Wieland vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) im DLR. „Die Drohnenbefliegung ist außerdem ein wichtiger Test, um Bilddaten von Helferinnen und Helfern vor Ort in bestehende Abläufe der Krisenkartierung zu integrieren.“ Drohnenaufnahmen von Rettungskräften liefern wichtige und hochaktuelle Details für die Bewertung von Katastrophenfällen.

Die Drohnenbefliegung fand im Rahmen des Projekts AIFER (Artificial Intelligence for Emergency Response) statt. Ziel des Projektes ist es, Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) zu entwickeln, die Informationen aus Satelliten-, Luftbild- und Drohnendaten sowie aus sozialen Medien automatisiert erkennen. Konkret werden Gefährdungsgebiete (zum Beispiel Hochwasserflächen), exponierte Objekte (zum Beispiel Gebäude oder Fahrzeuge) und Veränderungen (zum Beispiel Gebäudeschäden) aus den Bilddaten abgeleitet. Die Informationen werden in Karten integriert und zu einem gesamtheitlichen und hochaktuellen Lagebild verknüpft. Dieses bildet eine Grundlage für Entscheidungen von Behörden und Rettungskräften vor Ort.

Daten werden sofort ausgewertet

Die Drohnen, die jetzt im Ahrtal im Einsatz waren, erlauben die Erstellung von lagegenauen, verzerrungsfreien, digitalen Fotos und Oberflächenmodellen. Die Zeitreihe der schon vorhandenen Luftbilddaten wird dadurch erweitert. „Von der Drohne zu den Computern am Boden werden unterschiedliche Kommunikationskanäle getestet, die möglichst robust sind und auch funktionieren, falls das Mobilfunknetz ausfallen sollte“, sagt Dr. Konstanze Lechner vom Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) im DFD. „Die Übung belegte, dass die Drohnendaten noch vor Ort zu einem einheitlichen Lagebild fusioniert werden können.“ Auch die Flugplanung ist wichtig. Damit die Daten der zeitgleich und an unterschiedlichen Orten arbeitenden Rettungskräfte schnell weiterverwendet werden können, sind exakte Senkrechtaufnahmen mit einer Überlappung nötig. Neben dem Forschungsprojekt AIFER erprobten die Beteiligten (siehe Infokasten) in eigenen Projekten die Flugsysteme und deren Sensorik für verschiedene Einsatzarten.

Rettungskräfte erhalten wichtige Informationen über Zustand der Infrastrukturen

Im Juli 2021 hatte das ZKI innerhalb kürzester Zeit Satellitendaten und DLR-Luftbildaufnahmen ausgewertet und den Einsatzkräften direkt sowie als Kartenprodukte zur Verfügung gestellt. Helferinnen und Helfer in den von der Flut betroffenen Gebieten in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen konnten damit schnell erkennen, welche Infrastrukturen für Rettungseinsätze noch nutzbar waren.

Gemeinsame Übung erweitert Erkenntnisse

Im Zusammenhang mit dem Projekt AIFER, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, wurde im Oktober 2021 eine erste Drohnenbefliegung im Ahrtal durchgeführt. Die aktuelle Übung vom 29. Oktober 2022 erweitert die Erkenntnisse. Im Rahmen von AIFER präsentierten sich auch die Projekte A-DRZ (Aufbau des Deutschen Rettungsrobotik-Zentrums), MEDinTime (Medikamentenversorgung mittels unbemannter Luftfahrtsysteme) und LARUS-PRO (Lageunterstützung durch unbemannte Luftfahrtsysteme – Praxistransfer in Rettungsorganisationen). Außerdem waren das Technische Hilfswerk (THW), das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK), das Deutsche Rote Kreuz (DRK) – Kreisverband Ahrweiler e.V., die Kreisverwaltung Ahrweiler, Feuerwehren im Landkreis Ahrweiler und der Landesfeuerwehrverband Rheinland-Pfalz e.V. vor Ort dabei.

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Unter "Künstlicher Intelligenz" (KI) werden verschiedene Methoden aus der Informatik zusammengefasst, die geeignet sind, Teilprozesse des menschlichen Denkens zu automatisieren. So wenig es die eine KI gibt, gibt es auch nicht das eine Anwendungsfeld dafür. Im DLR betrachten Wissenschaftler vieler Disziplinen Künstliche Intelligenz und deren Einsatz in den verschiedensten Bereichen: In der Erdbeobachtung werden enorme Datenmengen ausgewertet und aufbereitet, der Robotik hilft sie, immer komplexere Aufgabenstellungen zu lösen, und in der Industrie 4.0 steigert sie die Effizienz von Produktionen.