Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war, auf der Grundlage von bereits existierenden L\u00f6sungsans\u00e4tzen zur Lokalisation Technischer Ger\u00e4uschquellen (IDMT) und zur automatischen Erkennung von Vogelstimmen (MfN) ein zuverl\u00e4ssiges Sensorsystem zur autonomen automatischen Erfassung von lautgebenden Tierarten, die f\u00fcr landschaftsplanerische und naturschutzfachliche Entscheidungen von hoher Relevanz sind, zu entwickeln. Am Ende des Projektes sollte ein gel\u00e4ndetaugliches System vorliegen, dass f\u00fcr drei ausgew\u00e4hlte Anwendungsf\u00e4lle, die aktuelle naturschutzrelevante Probleme betreffen (Waldschnepfe, Wachtelk\u00f6nig, Heuschrecken), und sich in der Komplexit\u00e4t der technischen und analytischen Herausforderungen deutlich unterscheiden, voll einsatzf\u00e4hig ist. Die Methodik sollte so weit entwickelt werden, dass sie unmittelbar in der gutachterlichen Praxis genutzt werden kann.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf der Grundlage eines am Fraunhofer IDMT entwickelten akustischen Mehrkanalsensors wurde ein System zum akustischen Tracking entwickelt. In der ersten Phase wurden mit dem Sensor in den vorgesehenen Anwendungsszenarien Audioaufzeichnungen generiert, getestet und Anpassungen am Design des Sensors an die Aufgabenstellungen vorgenommen. Parallel dazu erfolgte die Entwicklung von Algorithmen zur sicheren Artbestimmung. Algorithmen zur Artbestimmung und zur Ortung wurden auf dem Sensorsystem implementiert.
\nIn der zweiten Phase erfolgte eine Verifizierung der Erkennungs- und Lokalisationsergebnisse unter Praxisbedingungen. Dazu erfolgten Kartierungen durch qualifizierte Beobachter vor Ort sowie vom Sensorsystem unabh\u00e4ngige akustische Ortungen der Schallquellen. Zus\u00e4tzlich wurden Experimente zur Ortungsgenauigkeit unter Nutzung von synthetischen akustischen Signalen durchgef\u00fchrt.
\nIn der dritten Phase wurde das System f\u00fcr die Eignung f\u00fcr umweltgutachterliche T\u00e4tigkeiten gepr\u00fcft. Dazu wurde ein benutzerfreundliches Interface f\u00fcr das Sensorsystem entwickelt. Es erfolgte ein Abgleich der Arbeitsschritte an die Anforderungen von Umweltgutachten (u. a. Genehmigung von WKAs) und die Einbeziehung zuk\u00fcnftiger Anwender*innen in die akustische Erfassung (Wachtelk\u00f6nigmonitoring).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Projekt wurde, basierend auf einem am Fraunhofer IDMT entwickelten Sensors, ein Prototyp eines wettergesch\u00fctzten Systems zur automatischen akustischen Detektion, Lokalisation und Tracking lautgebender Tiere entwickelt. Wesentliche Hardwarekomponenten eines Devise-Sensors sind ein Einplatinenrechner Raspbery Pi 4, eine mit MEMS-Mikrofonen ausger\u00fcstete 8-Kanal-Soundkarte (Eigenentwicklung IDMT), ein GPS-Sensor zur Bestimmung der Position und als Basis f\u00fcr Zeitstempel sowie ein Gyrosensor zur Bestimmung der Ausrichtung. Eine Webapplikation erlaubt, \u00fcber eine WLAN-Verbindung mit den Sensoren im Sinne eines Sensornetzwerkes zu kommunizieren. Audioaufzeichnungen werden als 8-Kanal FLAC-Dateien auf einer externen Festplatte gespeichert. Eine Audioverarbeitung erfolgt bereits auf dem Sensor. Auf der Grundlage von Convolutional Neural Networks (CNN) erfolgt die Artbestimmung lautgebender Tierarten sowie die Bestimmung der Richtung, aus der eine Fokusart ruft. Der Einsatz von handels\u00fcblichen MAKITA-Akkus erlaubt den mobilen Einsatz der Sensoren f\u00fcr eine Laufzeit von ca. 8 Stunden.
\nDas System erlaubt die sichere Arterkennung der beiden Fokusarten Wachtelk\u00f6nig und Waldschnepfe. Der angedachte Einsatz f\u00fcr Heuschrecken erwies sich als zu komplex und war im Rahmen des Projektes nicht zu realisieren. Bei den Lokalisationsalgorithmen wurde aufgrund der hohen Praxisrelevanz der Schwerpunkt auf den Wachtelk\u00f6nig gelegt. Die Richtung, aus der ein Tier ruft kann zumindest wenn sich die Rufe zweier Individuen der Art nicht \u00fcberlappen auch in einer komplexen Ger\u00e4uschkulisse gut bestimmt werden. In einem Langzeitversuch konnte mit dem System die r\u00e4umliche Verteilung der Rufaktivit\u00e4t der Art praktisch \u00fcber die gesamte Aktivit\u00e4tsperiode erfolgen. Die Ergebnisse der Freilanduntersuchungen sind unmittelbar in die Entscheidungen zum dynamischen Gr\u00fcnlandmanagement im NP Unteres Odertal eingeflossen. Die Ergebnisse zur akustischen Erfassung der Waldschnepfe flossen unmittelbar in die Lebensraumbewertung des NSG \u0084Gellener Torfm\u00f6\u00f6rte mit Rockenmoor und Fuchsberg\u0093 ein.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die \u00d6ffentlichkeitsarbeit erfolgte auf folgenden Ebenen:
\n–\tUnmittelbare Zusammenarbeit mit potenziellen zuk\u00fcnftigen Nutzer*innen (Verwaltung Nationalpark Unteres Odertal)
\n–\tVorstellung des Projektes vor Landwirt*innen und interessierten B\u00fcrger*innen (Gr\u00fcnlandtage des NP Unteres Odertal)
\n–\tFachvortr\u00e4ge auf wissenschaftlichen Konferenzen und Kolloquiums-Vortr\u00e4ge an Universit\u00e4ten
\n–\tWissenschaftliche Publikationen zu den Algorithmen
\n–\tInformation \u00fcber Projekt Websites
\n–\tPressemitteilungen, Podcasts und Rundfunkbeitr\u00e4ge zum Projekt<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es ist gelungen, ein funktionierendes System als Prototyp zu erstellen. Die weitere Entwicklung des Systems sollte mehr Arten ber\u00fccksichtigen, die Lokalisation auch von simultan rufenden Tieren erm\u00f6glichen und eine nutzerfreundlichere Bedienung erm\u00f6glichen. Durch den Abgleich des Leistungsverm\u00f6gens des Prototyps mit den Anforderungen an regul\u00e4re naturschutzfachliche Kartierungen, konnten verschiedene Optimierungsma\u00dfnahmen ermittelt werden, die f\u00fcr einen praxistauglichen Einsatz notwendig sind. Dazu z\u00e4hlt insbesondere eine Erh\u00f6hung der Anwenderfreundlichkeit, z. B. durch einen Fernzugriff aus dem B\u00fcro oder die Verl\u00e4ngerung der Einsatzdauer. Dadurch soll die Anwendung, einfacher, zuverl\u00e4ssiger und wirtschaftlicher werden, um so Einsatzm\u00f6glichkeiten zu erweitern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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