Rubrik Allgemein

Gemeinsames Projekt von Wissenschaft und Wirtschaft bildet zukünftige Geoinformatiker aus

02.02.2023 20

Frau Professor Dr. Melanie Brandmeier lehrt und forscht an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Würzburg-Schweinfurt im Studienbereich Geo mit den Bachelorstudiengängen „Geovisualisierung“, „Vermessung und Geoinformatik“ sowie dem Masterstudiengang Geodatentechnologie. Ihre Lehrgebiete umfassen: System Erde / Geowissenschaften, Maschinelles Lernen / Computer Vision, Fernerkundung / GIS. Sie und ihre Kollegen bilden die nächste Generation der Geoinformatiker in Deutschland aus.

Geoinformatik-Ingenieure werden in vielen Bereichen benötigt. Um nur einige davon zu benennen: Naturschutz, Landschafts- und Städteplanung, Beurteilung der Folgen des Klimawandels, Bevölkerungsschutz. Zunehmend stehen Daten zur Verfügung.

Fernerkundungsdaten von Satelliten, Luftbildern von Drohnen, 3D-Punktwolken von LaserScannern und z. B. auch Radarinformationen. Es werden Ingenieure gebraucht, die Verfahren implementieren und betreiben und wichtige Erkenntnisse für unsere Gesellschaft aus diesen Daten herausholen. Je besser die Daten genutzt werden, je präziser Erkenntnisse abgeleitet werden, desto besser werden die Entscheidungen sein können, die auf dieser Basis getroffen werden. Hier wird sich z. B. entscheiden, wie gut unsere Unternehmen und unsere Gesellschaft mit den Folgen des Klimawandels umgehen können. Es ist eine immens wichtige Aufgabe!

Viele Faktoren sind zu berücksichtigen. Die kostbaren Rohdaten müssen effizient und performant genug verarbeitet werden. Diese Aufgabe ist durch Menschen schlicht und einfach aufgrund der Menge an verfügbaren Rohdaten nicht mehr leistbar. Der Computer muss eingesetzt werden. Algorithmen des Machine- und Deep Learning kommen zum Einsatz.

Künstliche Intelligenz kann helfen, diese Arbeiten auszuführen und menschliche Ressourcen freizumachen für kreativere Prozesse wie z. B. die Optimierung der Verfahren. Die auszubildenden Geoinformatiker erlernen Methoden der künstlichen Intelligenz mit einem Fokus auf Geodaten wie beispielsweise Satellitendaten.

An der Hochschule wird u.a. die ArcGIS Plattform der Firma Esri Deutschland GmbH in der Ausbildung eingesetzt. Hier werden kontextbezogen die notwendigen Software-Werkzeuge zum Visualisieren und Analysieren der Rohdaten bereitgestellt. Räumliche Analysen und Data Science Aufgaben werden unterstützt. ArcGIS bietet Funktionalitäten, um Methoden der künstlichen Intelligenz zu trainieren, zu optimieren und schließlich auf neue Daten anzuwenden. Komplexe räumliche Fragestellungen werden mithilfe von Tools bearbeitet. Standorte und Beziehungen zwischen Objekten in der Lage zueinander werden verwendet, um verdeckte Muster zu erkennen und Vorhersagealgorithmen zu trainieren. Die heute verwendeten Machine- und Deep Learning Frameworks (z. B. Tensorflow oder PyTorch) sind integriert. Die Geoinformatiker finden zum Einstieg einfach zu bedienende SoftwareOberflächen vor, können sich aber zu einem späteren Zeitpunkt mit der ArcGIS Python Programmierschnittstelle und den integrierten Notebooks tiefer in die Modelle einarbeiten. Doch Frau Professor Brandmeier geht einen Schritt weiter. Es ist entscheidend, dass die zukünftigen Ingenieure die Synthese zwischen Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit verinnerlichen. Diese Überlegungen werden von Beginn an in die Planungen der Verarbeitungskette einbezogen. Es stellt sich die Frage, welche IT-Infrastruktur die richtige ist, um auf der einen Seite die mitunter äußerst Computer-Ressourcen intensiven Trainingsprozesse für die künstliche Intelligenz zu leisten und auf der anderen Seite nachhaltig mit den Ressourcen unserer Natur umzugehen.

Hier wählt Sie die IT-Infrastruktur des Cloud Anbieters Cloud&Heat Technologies aus. Das Unternehmen hat sich als Kernaufgabe die nachhaltige Bereitstellung digitaler Infrastrukturen gemacht. Der CO2-Fußabdruck wird gesenkt. Das Spannungsfeld zwischen dem ständig wachsenden Bedarf an Prozessierung von digitalen Daten und dem nachhaltigen Umgang mit Ressourcen unserer Umwelt wird gemildert. Diese Technologien können ökonomisch und ökologisch im Einklang miteinander eingesetzt werden; die Nutzung wertvoller, natürlicher Ressourcen durch die Digitalisierung selbst wird geschont. Es geht an die Provisionierung der IT-Ressourcen. Wie viele Arbeitsspeicher wird benötigt? Muss ein Grafikprozessor eingesetzt werden? Welche Anzahl und Dimensionierung der Ressourcen sind notwendig? Welche Betriebssysteme sollen eingesetzt werden und schließlich die Frage, wie die IT-Infrastruktur mit der eingesetzten ArcGIS Software wechselwirkt. Welche Konstellationen und Konfigurationen sind optimal?

Die auszubildenden Geoinformatiker lernen in Form eines Projektseminars sich diesen Fragen zu stellen. Die gesamte Verarbeitungskette wird betrachtet. Der digitale Prozess von den Rohdaten bis zum Dashboard für den Entscheidungsträger wird ganzheitlich betrachtet und dabei werden ökonomische und ökologische Rahmenbedingungen berücksichtigt. Die angehenden Ingenieure lernen, die richtigen Technologien zu kombinieren und einen effizienten und nachhaltigen digitalen Prozess der Computer Vision zu implementieren. Besser kann man das nicht machen!

Das Projektseminar wurde im Sommersemester 2022 erstmalig an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Würzburg angeboten. Die Unternehmen Cloud&Heat Technologies und Esri Deutschland GmbH haben unterstützt. Frau Professor Brandmeier und alle Beteiligten waren sich einig: Das war ein Erfolg und wird im nächsten Jahr erneut angeboten.

Weitere Artikel in dieser Rubrik