Mit KI-Drohnen den KĂĽstenschutz verbessern
Um Risse und morsche Stellen in Deichen, Staudämmen oder Brücken frühzeitig zu erkennen, setzt ein Team der Hochschule Magdeburg-Stendal auf Drohnen.
Daniel Hesse und Bernd Ettmer bei der Arbeit am Labordeich mit einer KI-Drohne.
(Bild: Matthias Piekacz/IDW)
Wenn Deiche brechen, führt das meist zu schweren Überschwemmungen und Schäden. Ein zwölfköpfiges Team der Hochschule Magdeburg-Stendal verwendet Drohnen, um Risse und morsche Stellen in Deichen, Staudämmen oder Brücken frühzeitig zu erkennen. Die Forschungsgruppe Wasserbau und Wasserbauliches Versuchswesen entwickelte im Rahmen eines vierjährigen Projektes eine KI-Drohne, die speziell für diese Aufgabe konzipiert wurde. Die Kombination aus Drohneneinsatz und Künstlicher Intelligenz ist dabei das Besondere an diesem Projekt, wie die Forscher betonen.
Professor Dr.-Ing. Bernd Ettmer arbeitet seit 2008 als Professor für Wasserbau und Wasserbauliches Versuchswesen an der Hochschule. Er und sein Team befassen sich mit Stauanlagen, Dämmen, Wasserkraftanlagen, Schleusen, Uferbefestigungen sowie dem Hochwasserschutz. Seit 2017 nutzen sie Drohnen zur Aufnahme von Oberflächenfotos. Mit diesen Aufnahmen und Daten von Messbooten erstellen sie Geländemodelle, um Einblicke in die Gegebenheiten der Gebiete zu gewinnen. „Die Drohne ist für uns zunächst ein reines Messinstrument. Man gibt ihr eine Route vor, sie fliegt autonom und wir haben ein komplettes Computermodell des abgeflogenen Gebietes“, erklärt Ettmer gegenüber dem Informationsdienst Wissenschaft (IDW). Das Team nutzte das Forschungsprojekt, um Risse und Schäden an Bauwerken zu identifizieren, auch unter Wasser. Damit die von der Drohne aufgenommenen Fotos nicht mühsam von Mitarbeitern auf Schäden untersucht werden müssen, setzte das Team KI-Algorithmen ein.
Lernprozesse verbessern Schadenserkennung
Die KI muss mit Bildern eines Risses oder Schadens trainiert werden, um diese erkennen zu können. Zuerst verwenden sie ausgeschnittene Papierstücke als symbolische Risse, die mit fortschreitendem Training in Form und Farbe an natürliche Risse angepasst werden. Ettmer und sein Team haben in den Laborhallen der Hochschule einen Versuchsdeich eingerichtet, über den die Drohne fliegt, um Aufnahmen zu machen. Die KI-Technologie lernt, diese Aufnahmen als Schäden zu identifizieren. Da das Projekt erst Anfang dieses Jahres begann, vergingen die ersten Monate mit Grundlagenarbeit. Dr.-Ing. Daniel Hesse, Oberingenieur für Wasserbau, ist in erster Linie für die Drohnen im Projekt zuständig. „Aktuell betreiben wir die Drohnen mit einer Standard-RGB-Kamera. Die nächste Aufgabe ist es zu prüfen, welche Sensoren wir für die adäquate Umsetzung des Projekts benötigen. Das können Spektralkameras, Laserscannung oder Thermalkameras sein“, erklärt Hesse.
Nach den Tests in den Laborhallen soll die Drohne auf dem Gelände der Hochschule trainieren, bevor sie an Deichen eingesetzt wird. Ettmer erklärt, was sie mit dem Projekt erreichen wollen: „Im Idealfall wertet die KI die von der Drohne aufgenommenen Bilder während des Fluges aus. So können potenzielle Schadstellen zeitgleich direkt erkannt und gemeldet werden.“ Dadurch können sie kritische Stellen schneller identifizieren und menschliche Ressourcen gezielt einsetzen, um Schäden zu beheben. Bis zum Abschluss des Projektes im Jahr 2027 hoffen die Forscher, mit der Kombination aus Drohne und KI ein wertvolles Mittel zur Prävention von Hochwasser und Überschwemmungen einsatzbereit zur Verfügung stellen zu können.
(usz)