USC-Wissenschaftler revolutionieren die Waldbrand-Erkennung: Ereignisse jetzt in nur einer Sekunde identifizierbar.
Forscher der USC haben ein innovatives System namens FireLoc entwickelt, das durch Crowdsourcing und Smartphones Waldbrände blitzschnell erkennen soll – eine potenziell lebensrettende Technologie.
Neue Technologie zur frühzeitigen Erkennung von Waldbränden
Vor dem Hintergrund zunehmender klimatischer Herausforderungen und verheerender Waldbrände weltweit haben Forscher der University of Southern California (USC) mit FireLoc ein neues, erschwingliches System entwickelt, das Waldbrände innerhalb von Sekunden erkennt.
Diese Technologie nutzt die Leistungsfähigkeit von Crowdsourcing und verknüpft einfache mobile Endgeräte mit fortschrittlicher Bilderkennungssoftware, um die Früherkennung von Bränden insbesondere in Regionen mit hohem Brandrisiko zu verbessern. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich auf der ACM SenSys Konferenz 2024 präsentiert und bieten ein vielversprechendes Modell zur Prävention in wildland-urban interface (WUI)-Zonen.
Technologische Grundlagen und Systemaufbau
FireLoc kombiniert die Vorteile von Crowdsourcing mit Algorithmen der Computer Vision:
-Das System verwendet handelsübliche Smartphones, die in wetterfesten Gehäusen installiert und auf Vegetationsbereiche in feuergefährdeten Regionen ausgerichtet werden.
-Diese Telefone erfassen in festgelegten Intervallen Bilder der Umgebung, die an eine Cloud gesendet und dort analysiert werden.
-Die Bildauswertung erfolgt mithilfe eines Mehrfach-Detektionsalgorithmus, der auf vegetationsspezifische Brandmerkmale wie Rauch oder Flammen reagiert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, die oft mit erheblichen Kosten und hohen Reaktionszeiten verbunden sind, setzt FireLoc auf die dezentrale Nutzung kostengünstiger Sensoren. Dies ermöglicht eine breite Skalierbarkeit und einfache Installation durch die Nutzer selbst, wie etwa Anwohner in risikoreichen Gebieten.
Erste Simulationsergebnisse: Eine kostengünstige und effiziente Alternative
In einer Simulation, die auf dem Getty Fire von 2019 in Los Angeles basierte, wurde FireLoc in einem Testgebiet mit typischen WUI-Zonen positioniert.
Die Kameras wurden in einer Höhe von etwa zehn Metern installiert, um einen optimalen Blick auf das umliegende Gelände zu gewährleisten.
Die Forscher konnten zeigen, dass FireLoc in der Lage ist, über 40 % der simulierten Brände im Zielgebiet zu identifizieren – und dies oft deutlich schneller als bisherige Methoden.
In weiteren Tests zeigte sich zudem, dass durch die Erhöhung der Kameraanzahl eine signifikante Verbesserung der Erkennungsrate erzielt werden konnte. Dies spricht dafür, dass FireLoc flexibel skalierbar ist und durch die Erweiterung des Kameranetzes seine Effizienz weiter gesteigert werden kann.
Crowdsourcing als Schlüssel zur Frühwarnung
Das Prinzip des Crowdsourcings, das diesem System zugrunde liegt, bietet den Vorteil, dass Anwohner und Gemeinden selbst zur Prävention beitragen können.
Die Technologie benötigt lediglich eine Stromquelle, eine Internetverbindung und wettergeschützte Gehäuse, um die Handykameras für die Feuerüberwachung einzusetzen.
Die Idee der Forscher geht sogar noch einen Schritt weiter:
Dies ermöglicht eine bedarfsorientierte Erweiterung des Netzwerks und schafft eine proaktive Überwachungsstruktur, die kontinuierlich angepasst werden kann.
Skalierbarkeit und Realweltanwendung
Die Forscher planen, FireLoc in zukünftigen Feldversuchen zu testen, um seine Effizienz unter realen Bedingungen zu bestätigen. Dafür soll das System mit verschiedenen Kamera-Positionierungen und unterschiedlichen Geländearten in unterschiedlichen Regionen erprobt werden. Für die Forscher ist dabei klar:
Eine vielversprechende Anwendung von FireLoc wäre in Regionen wie Südkalifornien denkbar, wo WUI-Zonen durch die hohe Dichte an Vegetation und die Trockenheit der Böden besonders gefährdet sind. Ein rechtzeitiges Erkennen von Waldbränden kann hier entscheidend sein, um Schäden an Menschen und Eigentum zu verhindern.
Zukünftige Perspektiven und Herausforderungen
FireLoc ist ein vielversprechender Schritt, doch noch gibt es Herausforderungen, die es zu überwinden gilt. Die Forscher arbeiten daran, die Benutzerfreundlichkeit des Systems weiter zu verbessern und langfristige Feldstudien durchzuführen, um die Zuverlässigkeit und Robustheit der Software unter verschiedenen Umweltbedingungen zu bestätigen. Dennoch könnte diese Technologie – durch ihren hohen Innovationsgrad und ihre Anwendungsfreundlichkeit – die Art und Weise revolutionieren, wie Waldbrände in Zukunft überwacht werden.
Für die USC-Forscher ist FireLoc ein wichtiger Schritt in Richtung eines nachhaltigen Umgangs mit den Herausforderungen des Klimawandels. Besonders Xiao Fu, die aus einer landwirtschaftlichen Region in China stammt und eine tiefe Verbindung zur Natur pflegt, betont den Stellenwert der Technologie:
Die Technologie bietet eine innovative und kostengünstige Methode zur Prävention und Schadensminderung und könnte in naher Zukunft in feuergefährdeten Gebieten weltweit zum Einsatz kommen.