Simulation einer Flutkatastrophe: Potsdamer Forscher entwickeln ein Augmented Reality-Training für Einsatzszenarien

Bild © Filmuniversität Babelsberg KONRAD WOLF

Extreme Wettersituationen wie Starkregen und Überflutung häufen sich. Die Katastrophenschutzteams in betroffenen Landkreisen müssen dann schnell reagieren und Entscheidungen unter hohem Stress treffen. Für eine erste Übersicht hilft da ein Blick auf die Landkarte: Wo sammeln sich die Wassermassen rund um einen Ort vermutlich? Welche Zonen könnten besonders betroffen sein? All das setzt topographisches Verständnis und eine schnelle Entscheidungsfähigkeit voraus, der viele Verwaltungsmitarbeiter:innen im Alltag nicht ausgesetzt sind. Wie auch? Solche Situationen sind oft schwer im Vorfeld zu simulieren.

Ein Team der Filmuniversität Babelsberg KONRAD WOLF hat für das Förderprojekt oKat-SIM eine Augmented Reality (AR) Trainingsanwendung entwickelt. Initiiert wurde das gesamte Projekt, das den Transfer von geowissenschaftlichen Erkenntnissen in die Ausbildung von Krisenstäben voranbringt, unter der Leitung des Instituts für Geowissenschaften der Universität Potsdam und dem Verbundssprecher Dr. Gerold Zeilinger. Die Universität Lübeck, das Institut für Kognitionswissenschaften der Uni Potsdam und als assoziierter Partner unter anderem die Firma KSK Stabskonzepte beteiligt, die europaweit Krisenstabtrainings koordinieren, sind ebenfalls beteiligt.

Schnelles Einfinden in die Situation

„Unsere Anwendung ist für Verwaltungsmitarbeitende gedacht, die in ihrer Position mit plötzlich auftretenden Krisen wie Flutkatastrophen konfrontiert werden können. In solchen Situationen sind sie mit Informationen konfrontiert, mit denen sie vorher nie umgehen mussten, sollen Entscheidungen treffen, die sie vorher nie getroffen haben und das unter Bedingungen, die so noch nie kannten.“, so Professor Dr. Björn Stockleben, der das Projekt von Seiten der Filmuniversität leitet.

In klassischen Trainings für professionelle Krisenstäbe werden aufwendige Rollenspiele mit Schauspieler:innen und Materialien vorbereitet. Die gezielt schlank gehaltene AR-Anwendung dagegen sieht das Team der Filmuniversität als Einstiegstraining, um für eine breite Zielgruppe Szenarien zu kreieren, die helfen, Karten zu lesen, Landschaften zu verstehen und Entscheidungsmöglichkeiten auszukundschaften. Sie ist quasi überall und mit wenigen Vorkenntnissen und Materialien durchführbar, vorausgesetzt es stehen genug AR-Brillen zur Verfügung.

Entscheidungsmöglichkeiten durchspielen

Ein digitales plastisches Modell wird mittels AR auf einen Tisch projiziert und die Teilnehmenden versammeln sich mit HoloLenses ausgestattet darum herum. Zu sehen ist darauf der Ort Kemnitz bei Görlitz, der hier prototypisch von einem Starkregenereignis getroffen wird. So sehen sie, wo das Regenauffangbecken liegt und wie die Wassermassen sich ihren Weg die Hügel entlang durch die Straßen bahnen oder wo eine Überflutung des Trafohäuschen einen Stromausfall vermuten lässt. Ein:e Trainer:in führt die Teilnehmenden durch eine Reihe von aufeinander aufbauenden Ereignissen im eskalierenden Szenario. Der Wasserstand am Deich steigt. Soll dieser erst gesichert oder der Ort direkt evakuiert werden? Welche Entscheidungsmöglichkeiten gibt es – und noch wichtiger: Wie kommuniziert man untereinander darüber und kommt schnell zu einem Konsens? Denn neben der besseren Vorstellungskraft dank des dreidimensionalen Kartenmodells wird hier gezielt die Interaktion geübt. Im Prinzip entsteht so ein Planspiel oder auch eine Soziale AR-Anwendung mit Multiplayer-Option. In das Training können ebenso Fernseher, Pinnwände, Tafeln oder andere Informationsmittel integriert werden. Über ausgedruckte QR-Codes, die auf das „Spielfeld“ gelegt werden, können die Teilnehmenden mit der Anwendung interagieren. Damit können zum Beispiel alternative Kartendarstellungen oder die Anzeige von Evakuierungszonen gewählt werden. Die XR-Designerin Miriam Jud erläutert: „So trainieren wir, die Landschaft zu verstehen und potenzielle Gefahrenherde zu sehen. Das wichtigste Ziel ist aber, dass die Teilnehmenden lernen, schnell Entscheidungen zu treffen – und nicht nur alles zu analysieren.“ Mittels weiterer QR-Codes können die Entscheidungen dann ausgelöst werden und die Szenarien auf dem digitalen Tischmodell verändern sich. Sie zeigen nun die unmittelbaren Folgen des vorherigen Schrittes an. Zum Beispiel: Evakuierungszone A wird bei Bruch des Regenrückhaltebeckens überflutet, Evakuierungszone B ist davon aber auch betroffen. Wie entscheidet sich der Stab? Entsprechend kann der Trainer dann ebenfalls per QR-Code der Wasserstand erhöhen. Im Unterschied zur Realität kann im Training alles rückgängig gemacht werden, um andere Lösungswege zu testen.

Filmisch-didaktische Überhöhung statt exakter Nachbildung

„Die Darstellung etwa der Wassermassen kann nicht in Echtzeit stattfinden. Wir verdichten ein Geschehen von sechs Stunden teilweise auf wenige Minuten oder Sekunden und versuchen trotzdem, eine authentische Darstellung zu erzeugen. Sonst würde eine Flut zum Beispiel nur als kurze blaue Wasserschlange durch das Bild ziehen. Da braucht es didaktische Überhöhung oder eine Abschwächung an anderer Stelle. Wissenschaftliche Korrektheit trifft hier filmische Umsetzung, bei der wir die Balance finden müssen.“, so David Schornsheim aus dem Team der Filmuniversität. „Es ist keine exakte Nachbildung der Krisenstabssituation, aber es schließt eine Lücke. Es ist ein Einstiegstraining, das hilft, sich in solche Situationen zu begeben.“, ergänzt Stockleben. Neben der AR-Anwendung hat die Filmuniversität auch an der didaktischen Gestaltung der Visualisierung und einem Interaktionskonzept gearbeitet, dass eine nahtlose Einbindung der Anwendung in bestehende Trainingsansätze der Firma KSK ermöglicht.

Eine besondere Herausforderung war die Datenvisualisierung der Geodaten für AR. Da es auf dem Markt praktisch keine Tools gibt, die geowissenschaftliche Daten in Standards der Film- und Gameswelt konvertieren, musste vieles in Handarbeit nachgeschärft werden. Auch hier galt es, den Anspruch auf wissenschaftliche Visualisierung mit dem Anspruch auf ästhetisch Visualisierung zu kombinieren und für die HoloLens abrufbar zu machen.

Die bereits durchgeführten Trainings mit dem Prototypen Kemnitz sind gut aufgenommen worden und die Rückmeldungen aus Stadtverwaltungen zeigen, dass das Trainingskonzept funktioniert und motiviert. Das vom Bundesministerium für Forschung und Bildung geförderte Projekt hat erfolgreich wissenschaftliche Forschungserkenntnisse für Schulungszwecke verfügbar gemacht und Weiterbildungsmöglichkeiten mit AR geschaffen.

Wer mehr über das Projekt erfahren möchte, kann hier in der elften Episode des Podcasts „Dritte Klappe“ der Filmuni ein Gespräch zwischen Prof. Björn Stockleben (Neue Medien, Filmuni), Oliver Oswald (KSK) und David Schornsheim (HoloLens Developer oKat-SIM, Filmuni) über den Entwicklungsprozess, das Training und die Handlungsoptionen verfolgen:

https://www.filmuniversitaet.de/forschung-transfer/transfer/dritte-klappe

Über den MTH Blog

Die Medientechnologien der Zukunft werden bereits heute angewendet – nicht nur im Entertainmentbereich sondern in den unterschiedlichsten Branchen. Für unseren MediaTech Hub Potsdam Blog spricht Christine Lentz einmal im Monat mit Tech-Enthusiast:innen, Unternehmer:innen und Forscher:innen und erzählt die Geschichten, die hinter ihren innovativen Geschäftsmodellen, Ideen, Projekten oder Kooperationen stecken.