Forschungskooperation mit Technischer Universität Ilmenau
Mit Künstlicher Intelligenz Fördernachweise auswerten
Zum Start des Jahres 2024 hat das Zentrale Kompetenzzentrum Flächenmonitoring (ZKF) an der Staatlichen Führungsakademie für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (FüAk) eine Forschungspartnerschaft mit der Technischen Universität Ilmenau (TUIL) aufgenommen.
Das Ziel dieser Zusammenarbeit ist die Entwicklung einer Künstlichen Intelligenz (KI)-basierten Lösung zur automatisierten Auswertung landwirtschaftlicher georeferenzierter Fotos, die Landwirtinnen und Landwirte als Nachweis in der Agrarförderung über spezielle Apps einreichen.
Gebündelte Kompetenzen für bessere Datengrundlagen
In Bayern läuft diese Meldung beispielsweise über die App "FalBy". Alle Bundesländer und der Bund sind beteiligt: So bündeln wir die Kompetenzen und nutzen gleichzeitig die Vielfalt der Kulturlandschaften in ganz Deutschland als ideale Datengrundlage für das Training.
Verwaltung entlasten, Biodiversität erforschen
Die Kooperation hat das Potenzial, die Arbeit von Sachbearbeitern und Prüfdiensten bei der Kontrolle von Fördermaßnahmen zu erleichtern. Gleichzeitig dienen die gesammelten Bilder der Biodiversitätsforschung, was wiederum eine Grundlage für zukunftssichere Entscheidungen in der Landwirtschaft schafft.
Gemeinsamer Auftakt in Ilmenau
Zur Einführung der Zusammenarbeit fand am 10. April 2024 ein Treffen an der TU Ilmenau statt. Prof. Dr. Ing. Patrick Mäder empfing FüAk-Präsidenten Werner Eberl und seine Mitarbeitenden vom ZKF. Er gab Einblicke in die Forschungsarbeit und die Universitätsinfrastruktur. Die benötigte Technik für die Forschung wird im kürzlich in Betrieb genommenen, universitätseigenen Rechenzentrum untergebracht, das den höchsten Sicherheitsstandards entspricht.
Entwicklung und Betrieb eines digitalisierten Plausibilisierungsdienstes
Zum Start der Kooperation existieren bereits die App "Flora Incognita" sowie verschiedene landwirtschaftliche Apps der Bundesländer. Die frei verfügbare App "Flora Incognita" ermöglicht heute schon die Klassifizierung der mitteleuropäischen Flora anhand von Fotos. Die landwirtschaftlichen Apps erlauben es landwirtschaftlichen Betrieben, Fotos als Nachweise für die Förderfähigkeit ihrer Flächen im Rahmen der GAP an die Zahlstellen zu senden.
Fotos als Nachweis für Agrarmaßnahmen
Die weitere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung eines digitalen Plausibilisierungsdienstes und eines Systems zur automatisierten Bestimmung landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmaßnahmen im Rahmen der Agrarbeihilfengewährung. Das automatisierte Erkennen, zum Beispiel ob eine Fläche gemulcht, gemäht oder gepflügt ist, soll dann sowohl auf kleinen Teilflächen als auch auf der ganzen Fläche funktionieren.
Einstieg in die praktische Arbeit
Nach der Zustimmung von Ländern und Bund im Koordinierungsausschuss Anfang Dezember 2023 sind wir im Januar 2024 mit der Kick-Off Veranstaltung zum so genannten Plausibilisierungsdienst in die fachliche Arbeit eingestiegen. Seitdem finden regelmäßig Sitzungen statt. Das Hauptthema ist die Eingrenzung und Priorisierung der Anwendungsfälle auf eine umsetzbare und sinnvolle Anzahl sowie der Datenschutz.
Bei der TUIL sind neben Prof. Dr. Mäder zwei Mitarbeiter im Rahmen der Forschungskooperation tätig. Die Hardware für das Projekt wird aktuell aufgebaut und die Vorgaben für das IT-Sicherheitskonzepts werden nach und nach umgesetzt. Prof. Dr. Mäder ist bereits mit mehreren Bundesländern in Kontakt, um die Schnittstellen für den Datenaustausch vorzubereiten.
Partner
Zentrales Kompetenzzentrum Flächenmonitoring
Das Zentrale Kompetenzzentrum Flächenmonitoring (ZKF) ist eine staatliche Einrichtung an der FüAk, die Bund und Länder bei der Umsetzung und Verwaltung von Flächenmonitoring-Systemen unterstützt. Es koordiniert Vergabeverfahren, bietet technische Beratung und fördert den Austausch zwischen Behörden, Unternehmen und Wissenschaftlern. Das Ziel ist eine effiziente und einheitliche Überwachung landwirtschaftlicher Flächen durch hochtechnisierte Methoden wie Satellitenbilder und Apps.
Prof. Dr. Patrick Mäder
Prof. Dr.-Ing. Patrick Mäder ist Universitätsprofessor und leitet das Fachgebiet Data-intensive Systems and Visualization an der Fakultät für Informatik der TU Ilmenau. Er hat maßgeblich zur Einrichtung dieses neuen Fachgebiets beigetragen und stärkt das Profil der TU Ilmenau im Bereich maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz. Seine Forschung konzentriert sich auf sichere Softwaretechnik, skalierbares maschinelles Lernen und Computational Biology and Ecology. Er wurde für seine Arbeiten bereits mehrfach international ausgezeichnet. Für die Entwicklung einer App-basierten Lösung zur Bestimmung heimischer Pflanzen "Flora Incognita" erhielten er und das Projektteam 2020 den Thüringer Forschungspreis.
Als Vollmitglied des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) berät Professor Mäder auch Entscheidungsträger aus Politik, gemeinnützigen Organisationen und Wirtschaft im Bereich des Biodiversitätsschutzes. Die Erkenntnisse dieses Vorhabens werden fundiertere und belastbarere Aussagen erlauben.
Vorgeschichte
Die Europäische Kommission gibt im Rahmen der Reform der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) 2023 die umfassende Automatisierung der Verwaltungsvorgänge vor, einschließlich der Vor-Ort-Kontrollen. Dazu gehört die automatisierte Auswertung von Fotoaufnahmen zu Einzelpflanzen, aber auch zu Bewirtschaftungsmaßnahmen. Die Aufnahmen sollen die Landwirte mit einer App erstellen, die ihnen ihre Förderverwaltung zur Verfügung stellt. Einzelne solche Apps existierten bereits 2022. Auch bestand zu diesem Zeitpunkt bereits die Zusammenarbeit einzelner Bundesländer mit der TUIL, um die Aufnahmen zumindest bei Einzelpflanzen mit der Anwendung "Flora Incognita" automatisiert auswerten zu können.
Im Juni und im September 2022 veranstaltete das ZKF zu den Themenbereichen Foto-App und automatisierte Bildauswertung Workshops. Ergebnis der Diskussionen in diesen Workshops und der Besprechungen auf Ebene der Bundesländer und des Bundes war: Das ZKF ist beauftragt, eine Forschungskooperation mit der TUIL zur Weiterentwicklung der automatisierten Bildauswertung einzugehen. Dies wurde in Abstimmung mit der TUIL Prof. Dr. Mäder und unter Einbindung einer IT-Sicherheitsfirma mit Unterstützung durch Juristen und IT-Fachleute am Staatsministerium und an der FüAk im Laufe des Jahres 2023 vorbereitet.
Ansprechpersonen
Rainer Schmachtenberger, Anna Hertlein
Sachgebiet T1 Zentrales Kompetenzzentrum Flächenmonitoring (ZKF)
Sachgebiet T1 Zentrales Kompetenzzentrum Flächenmonitoring (ZKF)