KI unterstützt Förster bei Waldmanagement und Klimaanpassung

Der Wald soll heute vieles zugleich sein: Lebensraum, Holzlieferant, Erholungsort und natürlicher Kohlenstoffspeicher, um den Klimawandel abzupuffern. Doch Hitze, Trockenheit und Schädlinge setzen ihm immer stärker zu. Andererseits gab es noch nie so viele Informationen über den Zustand der Wälder. Satelliten, Drohnen, Sensoren, Wettermodelle und digitale Forstkarten erzeugen riesige Datenmengen. Die Herausforderung besteht längst nicht mehr darin, Daten zu sammeln, sondern daraus möglichst schnell die richtigen Schlüsse zu ziehen. Genau dabei soll KI helfen.

KI soll erkennen, was Menschen leicht übersehen

Künstliche Intelligenz kann Millionen Bildpunkte oder Messwerte gleichzeitig analysieren, Veränderungen erkennen und Hinweise liefern, wo Förster genauer hinschauen sollten. Ein Beispiel dafür ist das Projekt KI4Forst. In ihm werden Satellitendaten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus mithilfe von KI ausgewertet. "Das Neue, was wir jetzt liefern konnten, ist eine belastbare Vitalitätsanalyse des Waldes", sagt Projektleiter Ralph Schmidt vom Landesamt für Vermessung und Geoinformation in Schleswig-Holstein. Über Zeitreihen könne das System erkennen, wo sich die Vitalität, also der Gesundheitszustand des Waldes, wie verändert habe.

Die KI berechnet dafür sogenannte Vitalitätsindizes und vergleicht Aufnahmen über mehrere Jahre hinweg. So lassen sich Waldflächen identifizieren, deren Zustand sich verschlechtert - häufig früher, als Veränderungen bei einer routinemäßigen Kontrolle im Gelände auffallen würden. Und das Verfahren erkennt noch mehr und dokumentiert beispielsweise auch größere Kahlschläge oder illegale Holzeinschläge.

"Wir sehen das System als Hinweisgeber", hält Schmidt fest, denn die daraus folgenden Entscheidungen für das Waldmanagement trifft weiterhin der Mensch. Die KI liefert jedoch die wichtigen Hinweise, welche Flächen besonders genau untersucht werden sollten. Anders als klassische Computerprogramme kann KI dabei aus großen Datenmengen Zusammenhänge herausarbeiten, "lernen" und Veränderungen identifizieren, die klassischen Verfahren leicht entgehen.

KI "hört" künftig auch den Wald

Die Auswertung von Satellitenbildern ist allerdings nur ein Teil der Entwicklung. Zugunsten des Waldes der Zukunft sollen unterschiedlichste Datenquellen miteinander verknüpft werden, etwa Satellitenbilder, Drohnenaufnahmen, Laserscans und Sensordaten.

Gemeinsam mit der luxemburgischen Forstverwaltung entwickelte beispielsweise der Fernerkundungsforscher Fabian Faßnacht Verfahren zur automatisierten Waldinventur, die diese Informationen mithilfe von KI zusammenführen und daraus Entscheidungshilfen ableiten.

Und künftig könnten KI-Systeme nicht nur Waldschäden erkennen. Sie kommen inzwischen auch bei der Abschätzung von Waldbrandrisiken zum Einsatz und können außerdem Veränderungen der Artenvielfalt dokumentieren. "Über die Erkennung von Vogelstimmen oder anderen Geräuschen, auch über Bilderkennung - da wird einiges passieren", ist Faßnacht überzeugt. Und auch bei ganz praktischen Aufgaben sieht der Forscher von der Universität für Bodenkultur in Wien großes Potenzial: "Holzernte, Arbeitssicherheit, Wegesicherung - da kann ich mir vorstellen, dass relativ viel passieren könnte."

KI soll den Waldumbau begleiten - doch Technik allein reicht nicht

Nicht zuletzt der klimawandelbedingte Umbau vieler Wälder könnte von solchen Systemen profitieren: Försterinnen und Förster stehen vor der Aufgabe, Mischwälder aufzubauen, trockenheitsresistente Baumarten zu fördern und Schäden möglichst früh zu erkennen. KI kann dabei Entwicklungen über Jahre dokumentieren, verschiedene Datensätze miteinander verknüpfen und Risiken sichtbar machen.

Aus den Daten allein entstehen jedoch keine fertigen Lösungen. Sie liefern vielmehr Entscheidungsgrundlagen für diejenigen, die den Wald kennen. Ob sich solche Systeme durchsetzen, entscheidet aber nicht allein ihre technische Leistungsfähigkeit.

Der Freiburger Soziologe Tobias Schlechtriemen untersucht im Rahmen des Projekts WaldWissen 4.0, unter welchen Bedingungen Förster KI tatsächlich nutzen. Seine Erfahrung: Anwendungen werden vor allem dann akzeptiert, wenn sie gemeinsam mit der Praxis entwickelt werden. "Man muss die Praxis und die Menschen mit einbeziehen." Die Forschung spricht hier zunehmend von "Human-centered AI" - also von KI-Systemen, die gemeinsam mit ihren späteren Nutzern entwickelt werden.

KI nicht überschätzen - Förster bleiben unverzichtbar

Trotz all dieser Fortschritte warnen Wissenschaftler davor, KI zu überschätzen. "Da wäre ich sehr skeptisch", sagt Fernerkundungsforscher Faßnacht mit Blick auf Überlegungen, Förster künftig durch Sensoren oder Satelliten ersetzen zu wollen. Sein Argument: Ein Satellit erkennt zwar Veränderungen in Baumkronen, messe aber keine Bodenbeschaffenheit, entdecke nicht jede Krankheit und ersetze schon gar nicht die Erfahrung eines Menschen im Wald. Deshalb gilt für die meisten Projekte derselbe Grundsatz: KI soll Förster unterstützen, nicht ersetzen.