Elefanten zählen aus dem Weltraum
Britische Wissenschaftler haben erstmals gezeigt, dass ein tiefes neuronales Netzwerk Elefanten in Satellitenbildern zählen kann.
(Bild: Maxar Technologies)
Wissenschaftler der Universität Oxford und Bath haben gemeinsam mit Kollegen aus Twente erstmals erfolgreich Deep Learning eingesetzt, um Elefanten in ihrer natürlichen Umgebung auf Satellitenbildern zu erfassen. Die Software konnte die Tiere mit einer Genauigkeit zählen, die gleich oder größer ist als die menschlicher Experten. Für Naturschützer ist das ein wichtiger Schritt bei der Überwachung von Populationen gefährdeter Arten.
Bisher wird die Population afrikanischer Elefanten in der Regel durch die Auswertung von Luftaufnahmen mit Flugzeugen oder Drohnen ermittelt. Diese Methode ist jedoch aus mehreren Gründen sehr fehleranfällig, schreiben Isla Duporge und ihre Kollegen in der Fachzeitschrift Remote Sensing in Ecology and Conversation. Denn zum Einen werde aus Zeit- und Kostengründen meist nicht das komplette zu beobachtende Areal abgeflogen, sondern nur ein Teil, um dann die gezählten Tiere hochzurechnen. Zum anderen gibt es immer wieder Dopplungen – außerdem machten auch menschliche Experten immer wieder Fehler.
Gut versteckte Dickhäuter
Grundsätzlich lassen sich mit Satellitenbildern zwar sehr viel größere Gebiete überwachen. Die Übertragung von etablierten Methoden zur Bildverarbeitung auf Satellitenbilder wird jedoch erst seit einigen Jahren gezielt vorangetrieben – zum Beispiel für die Erfassung von Naturkatastrophen. Die Beobachtung von Wildtieren mit Hilfe von Satelliten beschränkte sich bislang auf optisch einfachere Fälle, wie etwa Wale im Meer, Albatrosse oder Pinguin-Kolonien in der Antarktis.
Die in dieser Studie analysierten Elefanten bewegen sich jedoch durch Wälder und Grasland, und haben unter anderem die Angewohnheit, sich im Schlamm zu suhlen, "ändern also fortwährend Farbe und Form", schreiben die Forscher.
Ein vortrainiertes konvolutionales Netz, das die Forscher mit hochauflösenden Bildern der Satelliten Worldview 3 und 4 trainierten, war jedoch mit vergleichsweise wenig Beispielen in der Lage, die afrikanische Elefanten zu erfassen. Auf den Bildern sind Details bis zu 31 Zentimeter Größe zu unterscheiden.
1600 Quadratkilometer
Die Population der afrikanischen Elefanten ist im letzten Jahrhundert vor allem aufgrund von Wilderei und der Zerstückelung des Lebensraums stark zurückgegangen. Mit etwa 415.000 afrikanischen Savannenelefanten, die noch in freier Wildbahn leben, ist die Art als gefährdet eingestuft.
"Eine genaue Überwachung ist unerlässlich, wenn wir die Art retten wollen", sagt Olga Isupova von der University of Bath, die das neuronale Netz programmiert hat. "Wir müssen wissen, wo sich die Tiere befinden und wie viele es sind."
Dieser Prozess, der normalerweise Wochen dauere, könne nun in wenigen Stunden abgeschlossen werden. Ein Nachteil sind allerdings die Kosten für die Bilder: Ein bereits existierendes Bild kostet 17,50 Dollar pro Quadrakilometer – ein neu aufzunehmendes 27,50 Dollar. Der in dieser Studie überwachte Nationalpark hat eine Fläche von etwa 1600 Quadratkilometern. (wst)
