Ackerwildkräuter zählen bundes-, landes- und biosphärengebietsweit zu den am stärksten gefährdeten Pflanzengruppen. Die flächige Erfassung vorhandener Restpopulationen seltener Ackerwildkrautarten mittels klassischer Erfassungsverfahren (manuelle Feldbegehung) ist schwierig, zeitaufwendig und gleicht der sprichwörtlichen Suche nach der „Stecknadel im Heuhaufen“. Drohnengestützte Verfahren in Kombination mit einer automatisierten, KI-gestützten Bilderkennung, bieten hier großes Potential Populationen seltener Ackerwildkräuter schneller, effizienter und auf größerer Skala (Landschaftsebene) erfassen und damit schützen zu können.
Anknüpfend an dem von 2024-2028 laufenden Biosphären-Modellprojekt zur Reetablierung gefährdeter Ackerwildkräuter Reetablierung gefährdeter Ackerwildkräuter - Biosphärengebiet Schwäbische Alb wurde nun im Rahmen eines von der Geschäftsstelle des Biosphärengebiets initiierten Pilotversuchs die Praxistauglichkeit der Drohnen- und KI gestützte Kartierung anhand der Modellarten Feldrittersporn (Consolida regalis) und Acker-Hahnenfuß (Ranunculus arvensis) erprobt. Dabei wurden unterschiedliche Drohnenflughöhen und Bildauflösungen getestet und eine Erfassung im Keimlings- sowie im Blühstadium auf insgesamt 6 Bio-Äckern im Biosphärengebiet und angrenzender Bereiche getestet.
Wesentliche Ergebnisse:
- Der im Projekt entwickelte Workflow, von der Datenaufnahme bis zum Training des KI-Algorithmus, erwies sich als praxistauglich und eignet sich zur Anwendung großer Datensätze. Die finale Algorithmusversion wurde erfolgreich auf insgesamt 17,5 ha Ackerfläche angewendet und detektierte insgesamt über 355.000 Pflanzenindividuen.
- Bei den Drohnenflügen bot eine Bildauflösung von 0,8 mm/Pixel bei 29 m Flughöhe einen optimalen Kompromiss zwischen Bildqualität und Flächenleistung. Die getestete Drohnen- und KI-gestützte Erfassungsmethode erreichte eine Kartierflächenleistung von 20 ha/h und ist unter Berücksichtigung von Flugplanungs- und Rüstzeiten damit etwa 5-fach schneller als konventionelle Erfassungsmethoden (manuelle Feldbegehung ca. 1 ha/h).
- Die Erkennungsgenauigkeit unterschied sich deutlich zwischen den Arten: Der blühende Feld-Rittersporn wurde mit 83 % richtig erkannten Pflanzenindividuen und nur 4,5 % falsch interpretierten Pflanzen sehr zuverlässig erfasst.
- Der Acker-Hahnenfuß im Keimblattstadium wurde mit 73 % richtig erkannte Individuen ebenfalls gut erkannt, wies jedoch mit 76 % Falschinterpretationen eine höhere Verwechslungsgefahr mit morphologisch ähnlichen Arten auf.
- Bei beiden Modellarten zeigte sich eine sehr hohe Zuverlässigkeit (>99%) bei der Klassifikation von Gebieten, in denen keine Zielpflanzen vorkommen
- Die KI-generierten Karten zeigten eine plausible Populationsdichteverteilung der Zielarten im Untersuchungsraum
Fazit:
- Die Erfassung seltener Ackerwildkräuter mit Hilfe Drohnen- und KI gestützter Verfahren ist bereits heute möglich und bietet für die Zukunft auf Grund der deutlich höheren Flächenleistung eine sehr sinnvolle Alternative und Ergänzung zu herkömmlichen Populationserfassungen (manuelle Feldbegehung).
- Im Bereich der Präzisionslandwirtschaft bietet das Verfahren durch die schnelle und flächige Erfassung das Potential seltene Ackerwildkrautarten gezielt zu schützen und die Herbizidanwendung auf Problemunkräuter zu reduzieren.
- Das getestete Verfahren bietet damit regionsübergreifendes Potential im Rahmen von auf landes- oder bundesweit ausgerollten größeren Forschungs- und Entwicklungsvorhaben auf weitere Ackerwildkrautarten ausgeweitet und verfeinert zu werden und somit mittel- bis langfristig eine flächige Erfassung gefährdeter Ackerwildkrautpopulationen zu ermöglichen.
Das Modellprojekt wurde aus Landesmitteln der Geschäftsstelle Biosphärengebiet Schwäbische Alb finanziert.
Projektbeteiligte:
Start-Up Unternehmen SAM-DIMENSION GmbH, Stuttgart
Bio-Landwirte in Hayingen und Trochtelfingen-Wilsingen
Informieren Sie sich auch über das Modellprojekt Reetablierung gefährdeter Ackerwildkräuter
