Aus Satellitenbildern lässt sich vieles ablesen: Trockenschäden in Wäldern, das Wachstum einer Stadt oder das Ausmaß von Naturkatastrophen. Doch wie genau berechnen Expert:innen solche Erkenntnisse aus Erdbeobachtungsdaten? Grundlagen dazu vermittelt das Institut für Geographie und Geokommunikation (IGG) und der dort angesiedelte UNESCO Lehrstuhl für Erdbeobachtung und Geokommunikation von Welterbestätten und Biosphärenreservaten an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg seit vielen Jahren für Schulen.

Mit Förderung der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR entstanden verschiedene Tools, mit denen Schüler:innen den Umgang mit Satellitenbildern einüben können und ein Grundverständnis zu Fernerkundungsmethoden erlangen. Im neuen Forschungsprojekt „KI:EO“ kommt nun Künstliche Intelligenz zum Einsatz, um die Satellitendaten besser verstehen und Lern-Tools individuell anpassen zu können.

„Moderne Geotechnologien entwickeln sich rasant“, sagt Professor Dr. Alexander Siegmund, Leiter des Instituts und der „GIS-Station – Kompetenzzentrum für digitale Geomedien“. Weder die Ausbildung von Lehrkräften noch die technische Ausstattung der Schulen könne hier bislang Schritt halten. „Diese Lücke wollen wir schließen.“ Methoden der Fernerkundung seien im Fach Geographie in den Nationalen Bildungsstandards verankert. „Wir verstehen uns hier als Vermittler zwischen modernen Geotechnologien und den Anforderungen des Unterrichts.“

Die Abholzung des Regenwaldes berechnen

In den Projekten werden die Methoden der Fernerkundung vereinfacht, ohne das komplexe Thema zu simplifizieren. Auf der interaktiven E-Learning-Plattform „“ sind bildungsplanrelevante Themen für unterschiedliche Altersgruppen aufbereitet, in denen Satellitenbilder wichtige Daten liefern. Die Dürre in Kalifornien, die Folgen des Tsunamis 2011 oder der Braunkohleabbau im Rheinland: Jugendliche bearbeiten hierzu geographische Fragestellungen und lernen, die Bilder eigenständig zu analysieren.

Eigene Berechnungen können sie auf der ebenfalls öffentlichen Plattform „“ (BLIF) durchführen, die von den Mitarbeitenden des IGG in einem Projekt mit der Klaus Tschira Stiftung erstellt und seither weiterentwickelt wurde. Anhand echter Satelliten- oder Drohnenbilder lässt sich hier beispielsweise genau berechnen, wie viel Fläche im brasilianischen Regenwald zwischen 1985 und 2025 abgeholzt wurde. Je nach Schwierigkeitslevel – vom Anfänger bis zum Profi – werden immer mehr Werkzeuge freigeschaltet und die Analysen somit umfassender.

In einem weiteren Projekt entstand zudem die App „BLIF-Explorer“. Damit können Schulklassen die bearbeiteten Satellitenbilder direkt im Gelände abrufen und mit der Landschaft vor Ort vergleichen. „Fernerkundung arbeitet mit Falschfarben. Eine rote Fläche in der Aufnahme kann beispielsweise einem geschädigten Wald entsprechen, der in Wirklichkeit natürlich anders aussieht“, sagt Siegmund. Solche Aspekte könnten dann „im Feld“ vermittelt werden. Die kostenlosen Lern-Tools sind mit den Lehrplänen aller Bundesländer kompatibel und werden von Schulen bundesweit genutzt.

Assistenzsystem für jedes Lernlevel

Im neu gestarteten Projekt „KI:EO - Innovative Wege der Erdbeobachtung für die Schule, Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur Förderung von Fernerkundungsdaten im Unterricht“ werden Dr. Nils Schorndorf und Julian Stolz vom IGG die Plattformen weiterentwickeln und noch gezielter für Lernende zugänglich machen. Ein KI-basierter Agent soll Schüler:innen künftig in ihrem Lernfortschritt unterstützen und individuelles Feedback geben. Zudem soll das Assistenzsystem unter anderem bei der Auswertung und Interpretation von Satellitenbildern helfen. Gleichzeitig steht es Lehrkräften zur Verfügung, um die Materialien besser und maßgeschneidert an das Lernniveau ihrer Klassen anzupassen.

Die Forschenden wollen hierfür Large Language Models nutzen. Sie werden einen Anforderungskatalog nach didaktischen Gesichtspunkten erstellen, der festlegt, was die KI können muss. Die Programmierung übernimmt eine professionelle Agentur. Am Ende soll ein Chatbot als Eigenentwicklung der PHHD entstehen, erklärt Siegmund. „Unser Assistenzsystem wird dann direkt auf die Nutzung von Fernerkundungsdaten zu unterschiedlichen Themenbereichen der nachhaltigen Entwicklung wie etwa zum Klimawandel zugeschnitten sein.“

Das Projekt
„Innovative Wege der Erdbeobachtung für die Schule – Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur Förderung von Fernerkundungsdaten im Unterricht (KI:EO)“ läuft bis Ende 2028. Es wird mit rund 570.000 Euro von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

Weitere Informationen unter

Text: Antje Karbe
Fotos: Institut für Geographie und Gokommunikation