Die Nordsee-Insel Spiekeroog war Schauplatz einer spannenden Mission: Im November 2022 hat unser PlasticObs+-Team Bereiche der Insel genutzt, um die erste PlasticObs+ Messkampagne durchzuführen. Das Ziel dieser Kampagne: Plastikmüll aus der Luft erkennen!
Die Umweltverschmutzung durch Plastikmüll ist ein weltweites Problem, das die Umwelt in hohen Maß beeinträchtigt. Eine der Herausforderungen bei der Bekämpfung dieses Problems ist es, die Verteilung von Plastik im Meer und an Land genau zu verstehen. Nur so können effizient Maßnahmen abgeleitet werden, die die vielfältigen Ursachen der Plastikmüllverschmutzung effektiv bekämpfen können. Eine Technologie, die dabei helfen kann, ist die Erkennung von Plastikmüll aus der Luft mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI).
KI-Systeme können durch den Einsatz von Kamerasensoren und maschinellem Lernen Plastikmüll erkennen und verfolgen. Die Kombination von Flugzeug- und Drohnenüberfliegungen bei PlasticObs+ ermöglicht es uns, große Gebiete schnell und effizient zu scannen und so einen detaillierten Überblick über die Verteilung von Plastikmüll zu geben. Diese Erkenntnisse können daraufhin genutzt werden, um gezielte Maßnahmen zur Beseitigung von Plastikmüll zu ergreifen und die Wirksamkeit dieser Maßnahmen zu überwachen. Ein weiterer Vorteil der Nutzung von KI-Systemen ist, dass wir durch sie in der Lage sind, Plastikmüll in verschiedenen Größen und Formen zu erkennen. Dies kann uns dabei helfen, die Art des Plastiks zu identifizieren und zu verstehen, wie es in die Umwelt gelangt ist.
Und genau das ist die Vision unseres Forschungsprojekts PlasticObs+. Dafür sind wir als PlasticObs+ Team, bestehend aus Mitarbeitenden des DFKI, der Jade Hochschule, Optimare Systems und everwave, für die ersten Testflüge im hohen Norden zusammengekommen. Gemeinsam haben wir auf Spiekeroog eine große Fläche abgesteckt und sie mit Plastik in Größen zwischen wenigen Zentimetern bis hin zu einem Quadratmeter bedeckt. Was, zugegeben, leichter gesagt als getan ist an der Küste einer windigen Nordseeinsel!
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Versuchsaufbaus ist außerdem die Verwendung verschiedener Plastikarten in unterschiedlichen Farben. Wir haben cremefarbene Polystyrol-Boxen, weiße Polypropylen-Boxen, schwarze PP-Deckel sowie blaue und transparente Polyethylen-Mülltüten genutzt. Ganz normale Produkte, die leider auch so achtlos in der Umwelt landen.
Und dann konnte es auch schon losgehen: Ein Forschungsflugzeug der Jade Hochschule ist in unterschiedlichen Höhen über das Versuchsfeld geflogen. Erst in 1200 Metern, dann in 1000 Metern Höhe. Auch das Flugzeug hat mit dem starken Wind zu kämpfen. Danach sind die anderen Höhen dran: 800 m, 600 m, 450 m, 300 m und zuletzt 150 m. Einige Überfliegungen müssen wiederholt werden, da das Flugzeug durch den Wind teilweise nicht genau in der Spur bleiben und die wichtigen Bilder aufnehmen konnte, die wir benötigen. Unter den Flügeln des Flugzeugs sind die Kameras angebracht, die die Bilder von der Versuchsfläche aufzeichnen und Daten zu den Plastikteilchen sammeln. Doch nicht nur das Flugzeug ist über den Plastikteppich geflogen. Kamerasensoren befinden sich nämlich auch an der Drohne, die die Versuchsfläche ebenfalls überfliegen konnte. Eine Drohne fliegt wesentlich tiefer, sodass wir die Flugzeugaufnahmen in 150 bis 1200 Metern Höhe mit Drohnenaufnahmen zwischen 12,5 Metern und 100 Metern Höhe ergänzen konnten.
Kombiniert ermöglichen die Aufnahmen der Drohne und des Flugzeugs uns also Bilder, die sowohl hochauflösend als auch großflächig sind und uns so zahlreiche Daten liefern können. All diese Daten werden vom DFKI ausgewertet, um herauszufinden, bis zu welcher Höhe Plastik erkannt werden kann und welche Rolle dabei die Menge und die Form des Plastiks spielen. Die anschließende Auswertung des DFKI bildet die Grundlage für die Entwicklung von KI-Methoden für ein Messsystem, das bei Routine-Flügen eingesetzt werden kann. So kann in Zukunft Plastik an der Wasseroberfläche und Küstenstreifen z.B. bei Flügen zur Ölüberwachung aus der Vogelperspektive erkannt und ausgewertet werden.
Das Ergebnis unserer Messkampagne wird uns zeigen, wie gut wir Plastik aus der Luft erkennen können und was das für unseren Kampf gegen den Plastikmüll bedeutet. Es wird uns helfen, die Verteilung von Plastik im Meer besser zu verstehen und gezielter gegen die Verschmutzung vorzugehen. Wir sind schon gespannt auf die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dieser ersten Messkampagne in Spiekeroog.