Digitaler Zwilling Wald

Digitaler Zwilling Wald: Das dynamische Herzstück der Präzisionsforstwirtschaft 5.0

Angesichts dramatischer Auswirkungen des Klimawandels – von Massensterben durch Dürre bis hin zu vermehrten Kalamitäten – benötigt die Forstwirtschaft dringend vorausschauende und datengestützte Entscheidungsgrundlagen.

Bei DigiFor, der Professur für Digitalisierte forstliche Verfahren und Systeme an der TU Dresden, entwickeln wir den Digitalen Waldzwilling (Digital Twin Forest, DiTwiFor). Er ist das zentrale, intelligente und dynamische Abbild realer Waldökosysteme. Unser Ziel ist es, den gesamten Lebenszyklus des Waldes – von der Aufnahme bis zur Bewirtschaftung – in Echtzeit virtuell abzubilden, zu analysieren und steuern.

Der Digitale Zwilling als Präzisionswerkzeug

Unser Digitaler Zwilling geht weit über statische Karten hinaus. Es handelt sich um ein dynamisches, Einzelbaum-basiertes und historisiertes Abbild, das den Zustand und die Entwicklung des Waldes zu jedem Zeitpunkt abbilden kann.

1. Präzise Datenerfassung (Erheben)

Die Grundlage für diesen Zwilling bildet eine umfassende Datenerfassung:

• Fernerkundung & Laserscanning: Wir nutzen UAV-LiDAR (Drohnen-Laser-Scanning), terrestrisches/mobiles Laserscanning (TLS/MLS) und Satellitendaten für eine hochpräzise 3D-Erfassung aller forstlichen Objekte und des Bestandes.

• Vernetzte Sensorik (IoT): Durch die Integration von IoT-Sensorik erhalten wir kontinuierlich aktuelle Messwerte zur Vitalität, zum Mikroklima und zur Bodenfeuchte.

• Prozessdaten: Zusätzlich fließen standardisierte Prozessdaten aus der Holzernte und Logistik ein, um die gesamte Wertschöpfungskette abzubilden.

2. Intelligente Analyse und Simulation (Verstehen & Entscheiden)

Die Datenflut wird durch intelligente Modelle und Systeme verarbeitet:

• Künstliche Intelligenz (KI): KI-Modelle ermöglichen die automatisierte Analyse der Datenfusion, um präzise Aussagen über Bestandesparameter, Risiken (z.B. Schädlingsbefall) und die Holzqualität zu treffen.

• Zukunftsszenarien: Das Entscheidungsunterstützungssystem (DSS) nutzt die Einzelbaum-Modellierung, um verschiedene Bewirtschaftungs- und Klimaszenarien zu simulieren (Was-wäre-wenn-Analysen) und deren Auswirkungen auf den Wald in 50 oder 100 Jahren vorherzusagen.

• Versionierung: Da der Wald sich ständig verändert, speichern wir den Zwilling in verschiedenen versionierten Zuständen, um Trends und Veränderungen detailliert nachvollziehen zu können.

3. Real-World-Transfer (Handeln)

Die Ergebnisse des Digitalen Zwillings werden durch praktische Tools und immersive Technologien in den Betriebsalltag überführt:

• XRForest Lab: Wir nutzen XR-Anwendungen (Extended Reality) und Augmented Reality (AR), um Planungsdaten direkt ins Feld zu projizieren und operative Unterstützung zu leisten. So können beispielsweise Holzerntemaßnahmen oder Ausbildungsinhalte direkt im Wald visualisiert und optimiert werden.

Unser Reallabor: Der Digitale Zwilling Tharandter Wald

Wir gehen in die Pilotierung: In Zusammenarbeit mit regionalen Praxispartnern wird der Tharandter Wald zu unserem zentralen Reallabor für forstliche Digitalisierung. Wir werden dieses umfassende und naturnahe Waldgebiet sukzessive zu einem vollständigen, einzelbaumbasierten und dynamischen Digitalen Zwilling ausbauen. Ziel ist es, hier End-to-End-Lösungen zu testen, zu validieren und zu optimieren, um einen Blaupause für die krisenfeste und nachhaltige Forstwirtschaft in Sachsen und darüber hinaus zu schaffen.