Simu­la­ti­on einer Flutkatastrophe

Forscher:innen aus Pots­dam ent­wi­ckeln ein AR-Trai­ning für Einsatzszenarien

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 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. 

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