Anzeigen-Sonderveröffentlichung 4. Juni 2023 DENKMALGESCHÜTZTE MAUERKRONEN Baukulturerbe im digitalen Fokus Im Rahmen der denkmalgerechten Erhaltung von historischem Mauerwerk müssen Mauerkronen besonders geschützt werden. An der Hochschule RheinMain (HSRM) beschäftigen sich Wissenschaftler:innen im Studiengang Baukulturerbe mit begrünten Mauerkronen, die einen guten Schutz bieten, aber auch ein intensives Monitoring benötigen. Mit der Structure-from-Motion-Methode hält das digitale Monitoring Einzug in den Bereich Baukulturerbe. „In der jüngeren Vergangenheit hat sich die begrünte Mauerkrone als idealer, natürlicher Schutz und sehr gute Alternative zur Überbauung oder Abdeckung alter Gebäudeteile herauskristallisiert“, erklärt Prof. Dr. Christoph Duppel vom Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen der HSRM. „Der Extremstandort Mauerkrone bietet Lebensraum für seltene Pflanzen, die andernorts von anderen Pflanzenarten verdrängt werden, erweist sich aber auch als schwierig bei der Ansiedlung von Pflanzen“, so der Studiengangsleiter Baukulturerbe und Co-Leiter des Labors für Bauforschung. Um den Erfolg einer Begrünung sowie Art und Intensität des Bewuchses zu beurteilen, kommt der Dokumentation von Mauerkronen daher eine ganz wesentliche Bedeutung zu. „Diese Erfassung und ein – im Sinne des Denkmal- und Naturschutzes – wünschenswertes Monitoring scheitert jedoch oft an der nicht gegebenen Zugänglichkeit“, sagt Prof. Dr. Duppel. Eine effektive und wirtschaftliche Möglichkeit, begrünte Mauerkronen geometrisch zu erfassen, Art und Intensität des Bewuchses zu bewerten und durch wiederkehrende Messungen die Mauerkronen einem längerfristigen Monitoring zu unterziehen, ist das Ziel eines Vorhabens, dem sich die Forschenden widmen. „An der Hochschule RheinMain setzen wir auf die Methode ‚Structure from Motion‘“, erklärt Jens Jost, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor für Bauforschung. Dabei werden unter Einsatz von Drohnen Fotografien angefertigt, die ein fotorealistisches 3-D-Modell der Mauerkrone erzeugen, das aus beliebiger Perspektive betrachtet und ausgewertet werden kann. Die Technologie wurde „Structure from Motion“ getauft, da als Grundlage Fotografien benötigt werden, die aus einem Bewegungsfluss der aufnehmenden Kamera entstehen. Dabei nutzt die- ses Verfahren die unterschiedlichen Perspektiven der einzelnen Aufnahmen, um dreidimensionale Informationen aus der Bilderserie gewinnen zu können. „Das Verfahren ermöglicht eine exakte Aussage zu Intensität und Art des Bewuchses und bildet – aufgrund der georeferenzierten Datenerfassung – die Grundlage eines wiederkehrenden und langjährigen Monitorings“, erklärt Jost. Die Notwendigkeit des Einsatzes von Hubsteigern oder Baugerüsten und die damit verbundenen Kosten verhinderten oft die wünschenswerten und wiederkehrenden Befahrungen und Analysen. Pilotprojekt: Burg Balduinseck Im Rahmen eines Kooperationsprojektes zwischen dem Institut für Steinkonservierung e. V., dem Büro viriditas sowie der Hochschule RheinMain wurde die Structure-from-Motion-Methode zur Bewertung begrünter Mauerkronen an der Burgruine Balduinseck eingesetzt. Die Ruine ist eine ehemalige Höhenburg im Hunsrück, deren Erbauungszeit um das Jahr 1325 datiert und heute im Wesentlichen die Außenwände eines etwa 18 Meter hohen Wohnturms umfasst. » Der Einsatz von Drohnen in Verbindung mit dem Structure-from- Motion-Verfahren liefert sehr gute Ergebnisse bei deutlich geringerem Aufwand.« Um im Vorfeld einschätzen zu können, in welchem Abstand die Aufnahmen zwischen Drohne und Mauerwerk erfolgen müssen, wurde zunächst ein Musterbereich an der Burg Königstein mit unterschiedlichen Abständen beflogen und anschließend ausgewertet. Zwei Befliegungen wurden schließlich an der Ruine Balduinseck mit zeitlichem Abstand durchgeführt, um mögliche Veränderungen des Mauerkronenbewuchses feststellen zu können. Die erstellten Fotos des Drohnenflugs wurden auf einen Rechner übertragen und anschließend mit der Structure-from-Motion-Software ein 3-D-Modell berechnet. Die floristisch-vegetationskundliche Auswertung der Ergebnisse der Drohnenbefliegung und der entstandenen Planunterlagen erfolgte im Anschluss durch das Büro viriditas, in dem Spezialist:innen für Flora und Fauna, Geoinformation und Umweltinformation tätig sind. Zukünftig werden noch leistungsfähigere Rechner mit größerem Arbeitsspeicher höher auflösende Modelle ermöglichen, wie sie jüngst im Bauforschungslabor der HSRM eingesetzt wurden. Zukünftige Integration in geografische Systeme „Der Einsatz von Drohnen in Verbindung mit dem automatisierten fotogrammetrischen Verfahren Structure from Motion bei der Mauerkronenerkundung liefert sehr gute Ergebnisse bei deutlich geringerem Aufwand“, resümiert Duppel. Um den Nutzwert der beschriebenen Technologien zukünftig noch weiter auszuschöpfen, wollen Duppel und seine Kolleg:innen über ergänzende Nutzungsformen sowohl der Orthofotos (fotografisches Bild eines Bauwerks, dessen zentrale Projektion in eine maßstabsgetreue orthogonale Projektion umgewandelt wurde) als auch des digitalen 3-D-Modells nachdenken. So könnten Mauerkronenaufsichten als Kartierungsgrundlage innerhalb eines CAD- oder geografischen Informationssystems genutzt werden. „Damit wären dann beispielsweise grafische Datenbanken mit komplexeren grafischen Analysen und Abfragen möglich. Auch einfache Auswertungen wie geometrisch verortete Kartierungen oder Maßnahmenbeschreibungen sind machbar. Flächen- und Mengenermittlungen wären dann sowohl in 2-D, als auch in 3-D denkbar“, blickt Prof. Dr. Duppel in die Zukunft. KI GENERIERT VIDEOREPORTAGEN Unterstützung von Journalist:innen in der täglichen Praxis In sozialen Netzwerken, aber auch auf Nachrichtenportalen ersetzen zunehmend kurze Videoreportagen konventionelle Textbeiträge, um die Aufmerksamkeit der Nutzer:innen zu gewinnen. Für Anbieter von Videoinhalten ist daher eine schnelle, kostengünstige und effiziente Produktion kurzer Videoreportagen besonders wichtig. Die Erstellung dieser Reportagen erfolgt bisher manuell, was mit großem Zeitaufwand und hohen Kosten verbunden ist. Im Rahmen des Projekts „KIGVI: Automatische KI-gestützte Generierung von Videoreportagen“ wird daher ein System entwickelt, das die Qualitätsbewertung von Material und dessen Komposition zu einer sendefähigen Reportage automatisiert. » Die KI übernimmt die Routinearbeiten und minimiert so den Arbeitsaufwand enorm.« „Ziel des Projekts ist eine innovative Lösung zur KI-basierten Erstellung von Reportagen, die aus Videosequenzen automatisch geeignete Abschnitte extrahiert und zu einem sendefähigen Beitrag komponiert“, so Prof. Dr. Matthias Narroschke, Experte für Videocodierung, Videoverarbeitung und künstliche Intelligenz (KI) im Studiengang Medientechnik der Hochschule RheinMain (HSRM) sowie Gesamtprojektleiter von KIGVI. Dabei lässt sich die Entwicklung in zwei Kernthemen unterteilen. Ers- ter Baustein ist ein KI-Modell, mit dem aus vorliegenden Videosequenzen geeignete Videoabschnitte extrahiert werden: „Für diese Videoabschnitte sollen automatisch geeignete Parameter geschätzt werden, die relevante Qualitätsmerkmale beschreiben. Neben den rein technischen Merkmalen wie Bildauflösung und Konformität mit Videostandards sollen insbesondere auch inhaltliche und stilistische Merkmale definiert und entsprechende Parameter geschätzt werden“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Ruppel, Leiter des Studiengangs Medientechnik und ebenfalls Leiter des Projekts. Ein weiteres KI-Modell erzeugt dann aus den mit Qualitätsparametern assoziierten Videoabschnitten eine sendefähige Videoreportage. Dabei sollen genretypische Abläufe für Reportagen berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Sport-Nachrichten oder Politik-Beiträge. Trotzdem bleibe die Erstellung von Videoreportagen ein interaktiver Prozess, so Prof. Dr. Ruppel: „Die KI übernimmt Routinearbeiten und minimiert so den Arbeitsaufwand enorm.“ Menschen seien aber weiterhin inhaltlich für die Skripterstellung zuständig sowie dafür, die Videos zu prüfen und gegebenenfalls einzelne Ausschnitte zu ersetzen. Kooperation mit der Qvest GmbH Das Projekt KIGVI erfolgt in enger Kooperation mit der Qvest GmbH, die das Projekt mit 65.000 Euro fördert. Im Rahmen der Maßnahme „Forschung an Fachhochschulen in Kooperation mit Unternehmen“ (FH-Kooperativ) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erhält das Projekt außerdem rund 1,4 Millionen Euro. Die entwickelten Lösungen können direkt in eine Anwendung beim Kooperationspartner Qvest GmbH überführt werden. „Eine wirtschaftliche Verwertung ist beispielsweise in Form von tagesaktuell vorgefertigten Beiträgen für Journalist:innen zur Feinabstimmung und redaktionellen Prüfung und in Form von Kurzclips für Digital-Signage-Monitore im öffentlichen Raum möglich, aber auch das automatisierte Erkennen von Falschinformationen oder automatisch erstellten Beiträgen ist denkbar“, so Thomas Müller, CTO der Qvest Group. Im Zusammenhang mit dem Projekt werden Bachelorarbeiten, Masterarbeiten sowie zwei Promotionen vergeben. Die Leitung des Projekts und die Promotionsvorhaben sind am Studiengang Medientechnik des Fachbereichs Ingenieurwissenschaften angesiedelt. Hochschulintern sind vier weitere Professor:innen aus drei unterschiedlichen Fachbereichen beteiligt: Prof. Dr. Till Dannewald vom Fachbereich Wiesbaden Business School und Prof. Dr. Matthias Kowald vom Fachbereich Architektur und Bauingenieurwesen werden die mithilfe der entwickelten KI entstandenen Videoreportagen testen. Dafür sollen Inhalt und Ästhetik von Rezipient:innen beurteilt werden. Prof. Dr. Ulrike Spierling und Prof. Dr. Theo Steiner vom Fachbereich Design Informatik Medien sind Teil eines Beirats, der das Projekt fortlaufend begleitet, um die Ergebnisse in Bezug auf gestalterische Gesichtspunkte zu optimieren und im Hinblick auf ethische Fragen abzusichern.
OPEN-B2B-SHARING: DIGITALE LOGISTIKPLATTFORM Nachhaltige Logistiklösungen für kleine Unternehmen Anzeige Anastasia, Azubine ... weil wir ” das wichtigste Kapital sind.“ Ausbildung, Duales Studium oder Praktikum bei der Naspa. Chance nutzen. Jetzt bewerben. Das Prinzip der Sharing Economy, also des Teilens von Gütern anstelle ihres Besitzes, hat sich längst zu einem bedeutsamen Treiber für Wachstum und Nachhaltigkeit im Konsumentensektor (B2C) entwickelt. Konsument:innen erhalten dabei bedarfsgerecht und effizient Zugang zu Ressourcen, ohne die finanziellen oder sozialen Kosten von Eigentum beanspruchen zu müssen. Dieses nachhaltige Nutzungsprinzip kann auch für Kleinunternehmen interessant sein, für die es allerdings nicht immer leicht ist, geeignete Sharing-Strukturen aufzubauen. Wissenschaftler:innen der Hochschule RheinMain (HSRM) untersuchen deshalb im Rahmen des Forschungsprojekts Open-B2B-Sharing Chancen und Risiken, die eine Nutzung der Sharing Economy speziell für diese Unternehmen bietet. Kooperativ unterstützt werden sie dabei durch die Frankfurt University of Applied Sciences, die MEWA Textil-Service AG und Co. Management OHG, die Handwerkskammer Wiesbaden sowie die Industrie- und Handelskammer Wiesbaden (IHK). Das Projekt wird aus Mitteln des Landes Hessen und der HOLM-Förderung im Rahmen der Maßnahme „Innovationen im Bereich Logistik und Mobilität“ des Hessischen Ministeriums für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen gefördert. Logistik-Hubs im urbanen Umfeld „Wir wollen geeignete Geschäftsmodelle für Kleinunternehmen, umgesetzt durch spezielle Logistiklösungen, untersuchen. Die Sharing-Konzepte zielen auf institutionelle Abwicklungen, also zwischen Unternehmen (B2B). Zunächst führen wir eine explorative Studie durch, um die Wirkungszusammenhänge gewerblichen Teilens zu verstehen. In einer Feldstudie wollen wir dann die Ergebnisse empirisch und sachlogisch validieren. Das institutionelle Teilen wird schließlich über ausgesuchte Logistiklösungen im urbanen Umfeld realisiert“, erklärt Prof. Dr. Hartmut Werner aus dem Fachbereich Wiesbaden Business School das Forschungsdesign. Als beispielhaftes Wirtschaftsgut dient dabei Berufsbekleidung: „Ein Handwerksbetrieb kauft seine Arbeitskleidung nicht länger, sondern mietet sie von einem Textildienstleister. Die verschmutzte Kleidung wird vom Dienstleister eingesammelt, gereinigt und wieder ausgefahren. Wir untersuchen, ob dieser Vorgang nicht länger mittels klassischem Direkttransport, sondern über die Nutzung moderner Logistik-Hubs abgewickelt werden kann, zum Beispiel Packstationen, die 24/7 genutzt werden können“, so Prof. Dr. Werner. » Das Projekt soll dazu beitragen, ideale Orte für asynchrone Warenübergaben zu identifizieren und städtische Verkehrsströme umweltgerecht zu bündeln.« Bündelung von Wirtschafts- und Verkehrsströmen Im Zentrum des Forschungsprojekts steht eine digitale Logistikplattform, die einerseits physische Übergabeprozesse durch digitalisierte Logistik-Hubs ermöglicht, andererseits aber auch als unkomplizierter Kommunikationsweg zwischen den Sharing-Parteien dient. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen dazu beitragen, ideale Orte zur Installation der Logistik-Hubs für asynchrone Warenübergaben in der Stadtlandschaft zu identifizieren und städtische Verkehrsströme umweltgerecht zu bündeln, um urbane Emissionen zu reduzieren. Untersucht wird in diesem Kontext auch, welche elektrifizierten Logistiklösungen sinnvoll auf der letzten Meile eingesetzt sind und wie leicht Ideen zur Sharing Economy im gewerblichen Kontext überhaupt umgesetzt werden können. Aus Perspektive der Kleinunternehmen interessiert die Forschenden, welche Nutzenkomponenten für B2B-Abwicklungen in der Sharing Economy eine Rolle spielen und welche Sharing-Objekte nachgefragt werden, während aus Anbieterperspektive relevant ist, wie die digitale Sharing-Plattform als zusätzlicher Verkaufskanal dienen kann und welche Netzwerte zu erwarten sind. Für beide Seiten interessant ist zudem, ab welchem Punkt sich das System der digitalen Logistikplattform für die beteiligten Akteure rechnet. Diese interdisziplinäre Betrachtung des Wirtschaftsverkehrs aus logistischer und Verkehrsperspektive stellt noch ein junges Forschungsfeld dar. Für die urbanen Zentren des Rhein-Main- Gebiets gibt es erste Untersuchungen, die vor allem Umfang und Zusammensetzung der Wirtschaftsverkehre in den Blick nehmen. „Die logistischen Hintergründe einzelner Wirtschaftsverkehre sind bisher allerdings nur wenig untersucht. Durch das gemeinsame Forschungsvorhaben wollen wir neue Daten und Wirkzusammenhänge gewinnen, die eine systematische Betrachtung und Analyse von Wirtschaftsverkehren ermöglichen“, erläutert Prof. Dr. Werner. Erprobung des Locker-Systems Zum Start des Forschungsprojekts wurde bereits eine Befragung bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) durchgeführt, die sich vor allem auf die Themen Partnering, Güter-Verfügbarkeit und Plattformmodelle konzentrierte. Derzeit findet nun die empirische Erprobung der Forschungsidee durch ein Locker-System statt. Dazu wurden acht repräsentative Kunden des Textildienstleisters MEWA ausgewählt, die für zehn Wochen dieses System aktiv nutzen, um dort selbstständig saubere Berufsbekleidung abzuholen und verunreinigte Wäsche zu hinterlegen. Mitarbeiter:innen von MEWA entnehmen anschließend die schmutzige Berufsbekleidung aus Fächern des Locker-Systems und sorgen im Wäsche- und Serviceprozess für ihre Pflege. Somit ist der Kreislauf geschlossen. „Der Prozess ist transparent und wird per App gesteuert. Im Anschluss an die Testphase werden die Forschungsergebnisse ausgewertet. Das Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Steuerung städtischer Verkehrsströme“, so Prof. Dr. Werner. 10 Azubinen und Azubis im Interview: youtube.de/ihrenaspa naspa.de/ausbildung MEHR KLIMANEUTRALITÄT DURCH KÜNSTLICHE INTELLIGENZ Analyse von Nachhaltigkeitsberichten Wissenschaftler:innen der Hochschule RheinMain (HSRM) aus dem Fachbereich Design Informatik Medien beschäftigen sich mit dem Thema KI-unterstützte Analyse von Nachhaltigkeitsberichten zur Bewertung der Klimaneutralität von Unternehmen. Im Forschungsprojekt NetZeroNet soll die technologische Basis für das weltweit erste Datenprodukt für nachhaltiges Investment geschaffen werden, das KI-gestützt – also mithilfe künstlicher Intelligenz – skaliert und den Fokus dezidiert auf Klimaneutralität legt. Neben der HSRM ist das sozial motivierte Unternehmen Sociovestix Labs Ltd. mit Niederlassung in Kaiserslautern an dem Vorhaben beteiligt, das durch das Programm KI4KMU des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer sechsstelligen Gesamtsumme gefördert wird. KI-basiert in Richtung Klimaneutralität Geleitet wird das Projekt von Christian Kofler (Sociovestix) und Prof. Dr. Adrian Ulges (HSRM), Professor für Informatik. Sie gehen der Forschungsfrage nach, wie das Problem des umfassenden Screenings eines Unternehmens gelöst werden kann. Das bedeutet: Wie können Analyst:innen technologisch bei der Bewertung der Klimaneutralität unterstützt werden? „Ziel der Forschungsfrage ist am Ende die Entwicklung eines KI-basierten Prototyps, der es Analyst:innen erlaubt, große Informationsmengen, beispielsweise aus Firmenberichten, zu erschließen.“ so Prof. Dr. Ulges“. Funktionsweise des KI-basierten Prototyps „NetZeroNet soll Investitionen in Unternehmen mit möglichst neutraler Nettobilanz an emittierten Treibhausgasen fördern, indem die KI Textstellen für aktuelle Screening-Vorgänge aufzeigt und relevante Informationen für Analyst:innen extrahiert“, erläutert Prof. Dr. Ulges. Mithilfe dieses Verfahrens erfassen Analyst:innen und KI eine gemeinsame Wissensbasis, die wiederum für zukünftige Sichtungen genutzt werden kann. Erstmalig können durch dieses innovative Vorgehen auch indirekte Emissionen aus Wertschöpfungsketten ganzheitlich und branchenspezifisch erfasst werden. Gleichzeitig verknüpft die NetZeroNet-KI gewonnenes Wissen direkt mit bereits zugrunde liegenden Textstellen. Das bedeutet, dass aufwendige Textrecherchearbeiten wegfallen. » Ein weiterer Vorteil des Projekts ist die Bekämpfung von Greenwashing mittels zuverlässiger Daten und die Umleitung von Finanzströmen in nachhaltige Investitionen.« Die Analyse ist von Konsistenz und Vollständigkeit der ermittelten Daten getrieben. Aus dem Zusammenspiel der KI von NetZeroNet und Domänenexpert:innen können zukünftig Analysen von Treibhausgasemissionen effizienter durchgeführt werden. „Ein weiterer Vorteil des Projekts ist die Bekämpfung von Greenwashing mittels zuverlässiger Daten und die Umleitung von Finanzströmen in nachhaltige Investitionen“, so Prof. Dr. Ulges.
