AI-basierte intelligente CCTV

KI-basiertes intelligentes CCTV ist ein wissenschaftliches Sicherheitsmanagementsystem, das Deep-Learning-Technologie einsetzt, um Notfälle durch Bildanalyse in Echtzeit zu kontrollieren. Durch die Erkennung und Analyse abnormaler Verhaltensmuster, wie z. B. Eindringen, Schreien, Umherwandern usw., wird sofort eine Warnmeldung an den Ort des Geschehens gesendet und an das Kontrollsystem weitergeleitet, nachdem die Notfallmaßnahmen eingeleitet wurden.
Darüber hinaus wird im Falle von Meeres-/Küstennationalparks mit einem hohen Risiko von Sicherheitsunfällen aufgrund von Gezeiten und Tiden die Übertragung von Gezeitenzeitenzeiten automatisch an den Standort ausgegeben. Die intelligente Videoüberwachung wurde im Jahr 2020 installiert und wird derzeit an 89 Stellen in 15 Nationalparks betrieben.

Der wichtigste Erfolgsfaktor ist die Auswahl des optimalen Standorts, an dem die Ausrüstung effektiv betrieben werden kann. Bei der Installation der intelligenten Videoüberwachung wurden Gebiete ausgewählt, in denen sich in der Vergangenheit häufig Unfälle mit Ertrinkenden ereignet haben. Ein weiterer Erfolgsfaktor ist das Vorhandensein einer Reihe von Systemen zur Bewältigung von Notfällen. Wenn das KI-Alarmsystem aktiviert wird, prüft das allgemeine Kontrollzentrum in der KNPS-Hauptgeschäftsstelle Echtzeit-Streams, um die Situation schnell zu erfassen, und die Rettungsteams in den Nationalparks beginnen dann vor Ort mit den Rettungsmaßnahmen.

Die KI-basierte intelligente Videoüberwachung ist ein wissenschaftliches Sicherheitsmanagementsystem, das die Deep-Learning-Technologie nutzt. Um die Genauigkeit des Deep Learning kontinuierlich zu verbessern, pflegen Experten die Software weiter und bieten technische Unterstützung vor Ort, damit das System stabil verwaltet werden kann. Da immer mehr Daten für Deep Learning gesammelt werden, ist davon auszugehen, dass die Funktionsfähigkeit des Systems zunehmen wird. Auf der Grundlage dieser Errungenschaften und Einschränkungen ist es notwendig, die zahlreichen Videoüberwachungsanlagen, die von Mitarbeitern überwacht werden, schrittweise mit dieser innovativen Technologie in Verbindung mit dem Sicherheitsmanagementsystem des KNPS zu verbessern.

Instrument zur Bewertung der Auswirkungen auf die biologische Vielfalt (BiA)

Um eine automatische und sofortige Abfrage der Auswirkungen auf die biologische Vielfalt zu ermöglichen, wurde das BiA-Tool entwickelt, um Abfragedienste für Raumplaner und andere interessierte Parteien über die Azure-Plattform zu erleichtern. Das BiA-Tool überlagert den angefragten Standort oder die Region (oder bestehende Bauprojekte) mit mehreren geografischen Ebenen, einschließlich der Verbreitung von Arten und der Reichweite von Schutzgebieten, um zu untersuchen, ob sich der Standort oder die Region in einer bestimmten Entfernung (z. B. 3 km, 5 km) von Lebensräumen gefährdeter Arten und/oder Schutzgebieten befindet und Auswirkungen auf diese haben könnte. Die Bewertungsberichte veranschaulichen den Entscheidungsträgern die ökologischen und umweltbezogenen Risiken von Bauprojekten und könnten sie hoffentlich dazu bewegen, die biologische Vielfalt zu berücksichtigen.

Ein kurzer Zeitplan für das BiA-Tool:

  • Apr-Jun 2020: Teambildung, Anforderungskommunikation, Systementwicklungsplan
  • Juli-September 2020: Entwicklung des Instruments
  • Okt. 2020: Erprobung, Anwendung und Verbreitung
  • (in Vorbereitung) Apr-Sept 2022: System-Upgrade
  • Jahrelanges Sammeln von Daten und ständiges Überdenken von Ansätzen zur Datenanwendung.
  • Theoretische und technische Grundlagen aus langjähriger Forschung und Naturschutzpraxis.
  • Werbung für das BiA-Instrument bei seinen potenziellen Nutzern, wie Regierungen, Investoren und Unternehmen.
  • Verfolgung der Funktionsweise des Instruments und des Nutzerfeedbacks, um weitere Verbesserungen des Instruments zu entwickeln.
  • Die Datenanwendung ist der wichtigste Schritt im gesamten Datenworkflow, bei dem die Daten in wertvolle Informationen für die Beteiligten umgewandelt werden. Wirksame Berichte über die Datenanwendung sollten die Zielgruppe im Auge behalten (z. B. prägnant und konzentriert sein).
  • Der Abschluss der Entwicklung und Freigabe ist nicht der letzte Schritt für ein Instrument. Es ist auch sehr wichtig, potenzielle Nutzer zu finden und sie davon zu überzeugen, das Instrument zu nutzen. Ein Instrument muss verwendet werden, um den größten Nutzen zu bringen.
Plattform zur Visualisierung von Daten aus der Bürgerwissenschaft

Während der Naturbeobachtungskampagnen werden Bürgerwissenschaftler eingeladen, Wildtiere zeitnah zu beobachten und zu erfassen, was nicht nur die Verbindung zwischen Bürgern und Natur stärkt, sondern auch als vielversprechende Datenquelle für die Verbreitung von Arten dient. Die von den Bürgerwissenschaftlern per Online-Fragebogen gesammelten Daten fließen automatisch in die Datenbank der Visualisierungsplattform ein (nach einer Datenbereinigung und einer manuellen regelmäßigen Überprüfung) und werden über Power BI in intuitive und attraktive visualisierte Diagramme und Karten (zwei Arten: räumlich, räumlich und zeitlich) umgewandelt. Die Plattform, die sowohl über eine Web- als auch eine mobile Version verfügt, bietet Echtzeit-Feedback zu den Bemühungen der Bürgerwissenschaftler bei der Naturbeobachtung, was ihr Erfolgserlebnis steigert und sie zur weiteren Teilnahme an Naturbeobachtungsaktivitäten motiviert. Da die Plattform außerdem mehrere Naturbeobachtungskampagnen mit Links zu Webartikeln über spezifische Analysen jeder Kampagne integriert, bietet sie ein breites Spektrum an Wissen über die biologische Vielfalt und ermöglicht den Bürgern eine "virtuelle Naturbeobachtung", um die Tierwelt in anderen Regionen kennenzulernen.

Ein kurzer Zeitplan für die Plattform:

  • Januar-Februar 2021: Bildung eines Teams, Analyse der Analysen, Erstellung eines Konzepts
  • März-Juni 2021: Entwicklung von Datenbank und Plattform
  • Jul-Aug 2021: Probebetrieb
  • September 2021: Live-Schaltung und Werbung
  • Ein gut gestalteter Fragebogen zur Datenerhebung und ein automatischer Datenbereinigungsmechanismus zur Sicherstellung der Datenqualität sowie eine manuelle regelmäßige Überprüfung (normalerweise einmal pro Saison) zur Sicherstellung der Datenrealität.
  • Auswahl der Visualisierungsmethoden und ästhetische Gestaltung unter Einbeziehung von Bürgerwissenschaftlern.
  • PowerBI-Technologie.
  • Betrieb und Pflege der WeChat-Community der Bürgerwissenschaftler.
  • Da es sich um ein Produkt handelt, das sich an die Öffentlichkeit wendet, ist es nie zu viel verlangt, an den Inhalten und dem ästhetischen Design zu feilen, um die Plattform benutzerfreundlich und attraktiv zu gestalten.
  • Die Einbindung der Nutzer in der Planungsphase und das Sammeln ihrer Gedanken ist sehr hilfreich, um die Bedürfnisse der Nutzer zu ermitteln.
  • Die Fragebögen müssen gut gestaltet sein und die Bürgerwissenschaftler müssen vor der Datenerfassung gut geschult werden. Andernfalls kann es leicht zu Datenverlusten kommen.
System zur Verwaltung von Kamerafallendaten

Zur Beschleunigung der Arbeitsabläufe im Zusammenhang mit Kamerafallen wird mit Unterstützung technischer Partner ein Online-Datenverwaltungssystem mit App-basierten Tools und KI-Bilderkennung entwickelt, das aus folgenden Komponenten besteht:

  • Assistenten-App für die Kamerafallenüberwachung auf Gemeindeebene: Die App ermöglicht es den lokalen Beobachtern, automatisch die Zeit und den GPS-Standort des Aufstellens/Abholens der Kamerafallen aufzuzeichnen, wodurch der mühsame Prozess der Datenerfassung durch die lokalen Beobachter und die manuelle Dateneingabe entfallen. (Entwurf: Jun 2019, Entwicklung: Okt. 2019-Feb. 2020, Erprobung und Nutzung: März-Oktober 2020)
  • KI-Bilderkennungsmodelle: KI-Modelle helfen bei der Erkennung von Tieren und der Identifizierung von Arten in Kamerafallenfotos, wodurch die Anzahl der Fotos, die von Menschen identifiziert werden müssen, erheblich reduziert und die Effizienz der Datenverarbeitung verbessert wird.
    • Eine Reihe von KI-Modellen wurde mit technischen Partnern trainiert und/oder getestet, darunter PU & PKU ResNet18-Modell (2018), MegaDetector (nur Test, 2020), MindSpore YOLOv3-Modell (2021).
  • Online-Datenmanagement-Plattform: Über die App gesammelte Kamerafallen-Informationen werden zusammen mit Fotos in eine strukturierte Cloud-Datenbank hochgeladen. Die Datenverwaltungsplattform unterstützt nicht nur die Identifizierung von Arten durch KI und Menschen, sondern ermöglicht auch eine globale Datensuche und Statistikberichte. (Blueprint: Apr-Aug 2021, Entwicklung: Sept 2021-Jun 2022, Erprobung und Nutzung: Jul 2022)
  • Eine systematische Überprüfung des aktuellen Kamerafallen-Daten-Workflows und dessen Umsetzung in technische Systementwicklungsanforderungen
  • Open-Source- und leistungsfähige KI-Erkennungsmodelle für Kamerafallenbilder
  • Cloud-Ressourcen für KI-Computing, Datenspeicherung usw.
  • Proberunden und Feedback zur Behebung von Fehlern und Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit des Systems
  • Rom wurde nicht an einem Tag erbaut. Aufgrund von Zeit- und Ressourcenbeschränkungen müssen wir das System in verschiedene Module aufteilen und diese Schritt für Schritt entwickeln. Wir glauben, dass jedes Modul für sich einen oder mehrere Schritte in unserem Arbeitsablauf verbessern kann, und wir haben von den Modulen profitiert, bevor sie in das Gesamtsystem integriert wurden. Dennoch ist es wichtig, am Anfang eine Gesamtperspektive zu haben und langfristige Pläne für die endgültige Systemintegration zu machen.
  • Ein System kann nicht von Anfang an perfekt sein. Als die App zum ersten Mal auf den Markt kam und in einer Gemeinde eingesetzt wurde, funktionierte sie nicht so, wie wir es erwartet hatten, und lokale Beobachter meldeten verschiedene Arten von Fehlern. Wir sammelten und analysierten die Rückmeldungen, um das UI-Design und die Funktionalität der App zu verbessern.
Ausbildung und Kapazitätsaufbau

Die Schulung der Mitarbeiter ist wichtig, um die wirksame Umsetzung und den langfristigen Erfolg der Lösung zu gewährleisten. Priorisieren Sie die Schulung während der Entwurfs- und Einführungsphase sowie nach der Einführung, um eine kontinuierliche Nutzung der Lösung zu gewährleisten.

  • Fachbeauftragte oder Champions, die die Ausbildung und den Einsatz vor Ort vorantreiben, verbessern die Erfolgschancen.
  • Nutzen Sie die Berichtswerkzeuge des Unternehmens, um das Engagement und die Nutzung der Benutzer zu verfolgen und festzustellen, wann und ob sie die Anwendungen nicht wie geplant nutzen. Ermitteln Sie, warum es ein Problem gibt, und arbeiten Sie mit ihnen zusammen, um das Problem zu lösen.
  • Sprachbarrieren können ein Problem darstellen, und die Formulare müssen für eine effektive Datenerfassung einfach sein.
  • Schulungen sollten nicht als einmalige Übung, sondern vielmehr als kontinuierlicher Prozess betrachtet werden.
  • Personalwechsel sind eine Realität, und Organisationen müssen Kontinuität gewährleisten, indem sie immer mehr als einen leitenden Mitarbeiter in den verschiedenen Arbeitsabläufen und der Verwaltung von ArcGIS Online schulen lassen.
  • Implementierungspartner können die Schulung und den langfristigen Support der Lösung überschaubarer machen.
Entwerfen und Bereitstellen von Workflows

ArcGIS Online bietet einen sicheren und flexiblen Rahmen für die Bereitstellung nützlicher Anwendungen und die Integration anderer Naturschutztechnologien zur ganzheitlichen Unterstützung von Arbeitsabläufen im Zusammenhang mit jeder Initiative, die in einem Schutzgebiet durchgeführt wird. Die Grundlage für alle Arbeitsabläufe bilden Werkzeuge für die Datenerfassung, wie z. B. mobile Erhebungsformulare (Survey123), Datenvisualisierung (Dashboards oder Webanwendungen), Analysen und Berichte. Darüber hinaus haben Sie mit dem ArcGIS Living Atlas of the World Zugriff auf die führende Sammlung geografischer Informationen aus der ganzen Welt, um Ihre Arbeitsabläufe zu unterstützen, einschließlich der neuesten Satellitenbilder und Produkte wie Waldverlust.

Es gibt mehrere vorkonfigurierte Workflows für Initiativen, die Sie sofort auspacken und umsetzen können. Zu diesen Initiativen gehören:

  • Illegale Aktivitäten verfolgen.
  • Wildtiere überwachen.
  • Entschärfung von Wildtierkonflikten.
  • Instandhaltung der Parkinfrastruktur.

Die Arbeitsabläufe sind konfigurierbar und können von den Nutzern nach ihren Bedürfnissen angepasst werden. Alternativ haben Organisationen Zugang zu allen notwendigen Bausteinen, um völlig neue Arbeitsabläufe für ihre eigenen Initiativen zu entwickeln, z. B. für die Öffentlichkeitsarbeit oder Initiativen zur Beteiligung der Öffentlichkeit.

  • Hören Sie den Praktikern zu und arbeiten Sie mit ihnen zusammen, um das Problem zu verstehen und die Anforderungen zu definieren, bevor Sie den Workflow entwerfen und implementieren.
  • Auf ArcGIS Online stehen mehrere konfigurierbare Anwendungen zur Verfügung. Für die Entwicklung effektiver Workflows ist es entscheidend zu verstehen, wie sie funktionieren und wie sie miteinander verknüpft werden können.
  • Befolgen Sie die Strategie "Entwerfen, Bereitstellen, Betreiben und Überprüfen", um einen Arbeitsablauf zu entwickeln und seine Wirkung zu maximieren.
  • Prototyping und Tests vor der Einführung.
  • Legen Sie grundlegende Verfahren und Richtlinien fest.
  • Befolgen Sie die besten Praktiken und Trends.
  • Erfahrung mit ArcGIS ist von großem Vorteil, alternativ können Sie auch Implementierungspartner hinzuziehen, um den Prozess einfacher und effektiver zu gestalten.
  • Nutzen Sie die Vorteile der ArcGIS-Community und der Online-Schulungsressourcen.
Veröffentlichung der Ergebnisse

Um die Forschungs-Praxis-Teams im Heritage Place Lab auf freiwilliger Basis zu verpflichten, war es notwendig, greifbare Ergebnisse zu erzielen, die für Einzelpersonen, Institutionen und Kulturerbestätten von Nutzen sein würden. Das Heritage Place Lab schlug vor, die aus dem Prozess resultierenden Forschungspläne zu entwickeln und zu veröffentlichen, die Veröffentlichung einer Sonderausgabe im Journal of Cultural Heritage Management and Sustainable Development (Emerald), was ein wichtiger Schritt für Akademiker ist, und die Erstellung von Natur-Kultur-Lösungen, die auf PANORAMA veröffentlicht werden sollen.

- WHLP betreibt die PANORAMA-Natur-Kultur-Gemeinschaft;

- ICCROM, der wichtigste Durchführungspartner, ist selbst eine Forschungseinrichtung und hat einen eigenen Verlag;

- Partnerschaft mit dem Journal of Cultural Heritage Management and Sustainable Development (Emerald) für die Entwicklung der Sonderausgabe.

Der Prozess der Veröffentlichung von Ergebnissen ergänzt den Prozess der Online-Inkubator-Workshops, so dass es wichtig ist, den Zeitplan für beide Prozesse zu berechnen und Ressourcen für die redaktionelle Arbeit und die Nachbereitung einzuplanen. Dies muss vor Beginn der Umsetzung festgelegt werden.

Gemeinsame Bewertung der Wirksamkeit des Managements von Welterbegütern

Das Heritage Place Lab testete Konzepte und Instrumente, die im Rahmen des WHL oder in Zusammenarbeit mit dem WHL entwickelt wurden, einschließlich des Knowledge Framework for Managing World Heritage, des Enhancing Our Heritage Toolkit 2.0 (EOH 2.0) sowie der Datenbank für Fallstudien von PANORAMA Nature-Culture Community (https://panorama.solutions/en/portal/nature-culture). Zur Entwicklung von praxisorientierten Forschungsplänen für Welterbestätten schlug das Heritage Place Lab vor, dass jedes Research-Practice Team zwischen den Workshops Aufgaben bearbeitet, die später präsentiert wurden. Die Abfolge der Aufgaben war so gestaltet, dass sie in die Erstellung der Forschungspläne für jedes Welterbegut einfloss, unter Verwendung der Werkzeuge 1, 2 und 4 des EOH 2.0 Toolkits, das auf die Bewertung der Effektivität des Managements abzielt. Die Teams bewerteten das gemeinsame Verständnis der Werte und Attribute, der Governance-Regelungen und der Faktoren, die sich auf ihre Welterbestätten auswirken, was es ermöglichte, Managementfragen und Forschungsprioritäten zu identifizieren.

- Das WHLP entwickelt derzeit eine Reihe von Handbüchern und Instrumenten zur Unterstützung der Verwaltung von Welterbegütern. Diese konnten während der Pilotphase des Heritage Place Lab getestet werden.

- Die Beteiligung von Autoren dieser Handbücher und Instrumente sowie von Praktikern, die diese Instrumente an ihren Stätten angewandt haben, an dem Projekt erleichterte diesen Prozess.

- Die Handbücher und Instrumente wurden für die Verwalter von Welterbestätten und anderen Kulturerbestätten erstellt und waren für Forscher schwieriger zu verstehen. Die Verwendung der Instrumente half den Forschern jedoch, die Verwaltung besser zu verstehen und den Verwaltungs- und Forschungsbedarf auf der Grundlage von Problemen vor Ort zu ermitteln, wodurch eine engere Verbindung zu den Stätten entstand.

- Die Zusammenarbeit zwischen Forschern und Standortmanagern bei der Bewertung der Wirksamkeit des Managements war von grundlegender Bedeutung für die Stärkung der Partnerschaften zwischen Forschung und Praxis und ermöglichte die Einleitung neuer potenzieller Projekte und Pläne innerhalb der Teams.

Online-Workshops des Inkubators für Forschung und Praxis

Das Heritage Place Lab fungierte als Inkubator für praxisorientierte Forschungspläne für 8 Welterbestätten und förderte Kanäle, über die die Forschung Einfluss auf die Verwaltung der Stätten und die Verwaltung der Stätten Einfluss auf die Forschung nehmen konnte. Dies geschah durch die Durchführung von 6 Online-Workshops mit jeweils 3 Sitzungen à 3 Stunden, die über einen Zeitraum von 7 Monaten stattfanden. Während dieser Workshops wurden Fragen der Verwaltung der Stätten gemeinsam erforscht, was den Forschern ermöglichte, Theorien und Methoden mit den vor Ort tätigen Stättenleitern zu testen. Die Forscher erhielten Zugang zu den Welterbestätten und gewannen ein tiefes Verständnis für die Bedürfnisse vor Ort. Die Verantwortlichen der Stätten wurden mit den Forschungsmethoden vertraut und erstellten gemeinsam Forschungspläne für ihre Welterbestätten. Über 30 Gastredner mit unterschiedlichem Hintergrund, darunter Forscher, Praktiker, Beamte und internationale Experten, lieferten Beiträge zu spezifischen Themen, die in jedem Workshop entwickelt wurden. Die Moderatoren gaben den Teams Anregungen zum Nachdenken und Feedback zur Entwicklung von Aufgaben, die zur Erstellung von Forschungsplänen führten.

- Aufgrund der COVID-Pandemie wurde das WHL auf Online-Aktivitäten umgestellt, was die Einbeziehung von Forschern, Praktikern und Experten aus der ganzen Welt ermöglichte.

- Das Online-Umfeld war den meisten Projektteilnehmern bereits vertraut, einschließlich der Nutzung interaktiver Anwendungen, die einen engeren Austausch ermöglichten.

- Obwohl die Teilnehmer an das Online-Setting gewöhnt waren, gab es Einschränkungen bei der Koordinierung der Zeitzonen (zu früh für einige, zu spät für andere), so dass solche Aktivitäten besser auf nationaler oder regionaler Ebene durchgeführt werden könnten.

- Technische Probleme mit der Internetverbindung und dem Zugang zu den Geräten traten bei jedem Workshop auf und schränkten die aktive Teilnahme einiger Projektbeteiligter ein.

- Das Fehlen einer physischen Verbindung war eine Herausforderung, aber die Online-Umgebung ermöglichte andere Arten des Austauschs und der Verbindung sowie die Erweiterung des Netzwerks (mehr Personen konnten einbezogen werden, Teams konnten ihre Arbeit in virtuellen Chatrooms und Klassenzimmern organisieren).

Pahrump Poolfish Umsiedlung

Sobald die Teiche angelegt waren, wurden Führungen für Mitarbeiter des Nevada Department of Wildlife und des US Fish and Wildlife Service, der für die Genehmigungen zuständigen Partnerbehörden auf Bundes- und Landesebene, durchgeführt.

Pahrump-Poolfische wurden gefangen und per Lkw in belüftete und isolierte Lebendbecken aus einem viel größeren Refugium in Spring Valley, Nevada, transportiert.

Regelmäßige Aktualisierungen und Besichtigungen für die Mitglieder des bundesstaatlichen "Pahrump Poolfish Recovery Implementation Team" führten dazu, dass sich das Projekt durchsetzte und die Zusammenarbeit mit staatlichen und bundesstaatlichen Partnern gefördert wurde.

Es hat zwar Jahre gedauert, bis es so weit war, aber diese Jahre wurden gut genutzt, um eine solide Grundlage für den Erfolg zu schaffen und ein Gefühl der Gemeinschaft und Partnerschaft zu fördern. Dieses innovative Projekt führte zu einem beträchtlichen positiven Feedback in der lokalen Presse und den sozialen Medien.