Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB 
Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
In Deutschland werden rund 70 Prozent des Trinkwasserbedarfs über das Grundwasser gedeckt. Allerdings ist der Zustand des Grundwassers gefährdet: So zeigt sich vielerorts eine besonders hohe Belastung durch Nitrat. Grund hierfür ist unter anderem die Düngung umliegender Felder mit Gülle oder Mineraldüngern. Programme zum Grundwasserschutz sollen zielgerichtet und lokal wirken. Hierfür sind detaillierte Informationen und Vorhersagen zu Nitratwerten essentiell. Da Nitrat gut wasserlöslich ist, ist sein Anteil am Grundwasser räumlich und zeitlich allerdings stark variabel und nur schwer messbar.
Die Idee: Welchen Beitrag kann Künstliche Intelligenz konkret leisten?
Ziel des Projekts ist die verbesserte Vorhersage von Nitrat im Grundwasser. Diese erfolgt mittels Künstlicher Intelligenz (KI) und darauf aufbauenden intelligenten Unterstützungssystemen, die zum Schutz des Grundwassers und damit zur Reduzierung von Nitrat beitragen. Dies passiert, indem maschinelle Lernverfahren die Wasserqualitätswerte auf Basis grobmaschiger Messnetze räumlich präziser vorhersagen, als es aktuell mit konventionellen Methoden möglich ist. Ferner werden Empfehlungen zur Optimierung des Messnetzes gewonnen, z.B. zu noch unterbesetzten Standorten. Zudem sollen offene Datenstandards weiterentwickelt werden, um die Datenerhebung und -auswertung auch bei verschiedenen Akteuren und Systemen zu verbessern.
Ausblick
Die entwickelten Lösungsansätze werden in zwei wasserwirtschaftlich bedeutenden Pilotregionen, dem Einzugsgebiet des Zweckverbands Landeswasserversorgung in Baden-Württemberg und des Wasser- und Abwasser-Zweckverbands Niedergrafschaft in Niedersachsen, prototypisch implementiert und demonstriert.
Bei den beteiligten Projektpartner bestehen langjährige Kontakte zu Umweltämtern auf Landesebene und zu Wasserversorgern, die Ihre Unterstützung des Projekts zugesagt haben. Die Demonstratoren in den beiden Pilotregionen und die Kontakte zu Akteuren in ganz Deutschland sollen sicherstellen, dass praxistaugliche Projektergebnisse nach Projektende zeitnah und bundesweit zum Einsatz kommen können. .