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Monitoring von Vegetation und Wasserqualität in Seen mit Unterwasser-Roboterschwärmen

Laufzeit

01.02.2022 - 31.03.2024

Beschreibung

Seen stellen empfindliche Ökosysteme dar, die durch anthropogene Umwelteinflüsse, wie den Klimawandel und die Landwirtschaft, gefährdet sind. Ein wichtiges Problem ist die Überversorgung mit Nährstoffen (Eutrophierung), die u. a. zur Trübung des Wassers durch Mikroalgen und zur Veränderung der Lebensbedingungen für Unterwasserpflanzen und -tieren führt. Um einen guten ökologischen Zustand gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen, ist es erforderlich, die Wasserqualität und die Unterwasservegetation laufend zu überwachen, damit entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Bisher geschieht diese Überwachung weitgehend manuell, z. B. unter Einsatz von Taucher*innen, und ist damit sehr aufwändig und kostenintensiv. Im Rahmen des geplanten Projektes MOVE soll das Monitoring der Unterwasservegetation und Wasserqualität in Seen mittels autonomer digitaler Systeme in Form von schwarmfähigen Unterwasserrobotern durchgeführt werden. Hierfür ist der Einsatz der an der Universität zu Lübeck entwickelte MONSUN-Roboter vorgesehen. Es handelt sich dabei um kleine und leichte sog. Micro-AUVs (Autonomous Underwater Vehicles), die mit Hilfe von Messsonden, Sonaren und Kameras Umweltdaten digital erfassen und über Akustikmodems miteinander kommunizieren können. Neben physikalisch/chemischen Parametern sowie dem Lichtklima stellen Wasserpflanzen (Makrophyten)einen wesentlichen Indikator für den Gewässerzustand dar. Diese sollen von einem mittels Sonar in festem Abstand über Grund fahrendem MONSUN mit einer Kamera erfasst und die Bilder mit KI-Methoden in Form von maschinellem Lernen mit Neuronalen Netzen automatisch ausgewertet werden. Das Teilprojekt des Instituts für Technische Informatik der Universität zu Lübeck (Koordinator) beschäftigt sich dabei mit der Sensorintegration, dem Schwarmverhalten und KI-Algorithmen zur Bilderkennung. Weitere Teilprojektebefassen sich mit der Bildererstellung und Kartierung von Makrophyten sowie der erforderlichen Sensorik.