Aufbau eines KI-basierten Monitorings mit Fernerkundungsdaten der Landbedeckung für das HMWVW

Das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum (HMWVW) beabsichtigt, über die HZD ein Projekt zum KI-basierten Monitoring mit Fernerkundungsdaten der Landbedeckung zu vergeben. Fachliche Grundlage hierfür sollen die Ergebnisse des 2025 abgeschlossenen Fernerkundungsforschungsprojekts "Sina Keller et al. - "Entwicklung von Planungshilfen für Klimaschutz und Klimaanpassung in der räumlichen Gesamtplanung mittels Fernerkundung" https://landesplanung.hessen.de/klima/klimaanpassung-und-klimaschutz-mittels-fernerkundung (im Folgenden: FuE-Projekt) bilden. Im FuE-Projekt wurden mittels eines KI-basierten Segmentierungsmodells auf Basis von Befliegungs- und Satellitendaten zentrale Landbedeckungsklassen abgeleitet. Dazu gehörten Vegetationsflächen (differenziert nach drei Wuchshöhen), Versiegelungsgrade (voll-, teil- und unversiegelt, Dächer) sowie der Bestand an Photovoltaikanlagen - unterteilt in Dach-PV und Freiflächen-Photovoltaik (FF-PV). Ergänzend wurden erste Grünindikatoren wie NDVI, Grünvolumen, Grünerreichbarkeit und Gross Primary Production (GPP) berechnet. Das ausschreibungsgegenständliche Monitoring durch Fernerkundung soll unmittelbar auf den Ergebnissen des FuE-Projekts aufbauen und Fachgrundlagen für verschiedene Fragestellungen in der räumlichen Planung in Hessen liefern. Das Monitoring ist für eine Laufzeit von insgesamt fünf Jahren vorgesehen, beginnend mit der Beauftragung im Laufe des Jahres 2026. Die Datenzusammenstellung und -auswertung hat alle zwei Jahre zu erfolgen. Der genaue Zyklus wird in Abstimmung mit dem Auftraggeber (AG) festgelegt; eine grobe Orientierung ist in der nachfolgenden Tabelle 1 in Ziff. 2 der Leistungsbeschreibung aufgeführt. Der AN hat für jeden Zyklus die Ergebnisse inklusive des Monitoringberichts innerhalb eines Jahres nach Datenerhalt bereitzustellen. Die Ergebnisse sind zunächst in einer Entwurfsfassung vorzulegen und nach Freigabe durch den AG als Endfassung zu übergeben. Der AN hat die Projektorganisation so auszurichten, dass eine kontinuierliche und fristgerechte Bearbeitung gewährleistet wird. Hierzu gehören die Einhaltung der vereinbarten Abgabetermine, die regelmäßige Bereitstellung der Zwischenstände sowie die Sicherstellung einer vollständigen Dokumentation aller Ergebnisse. Der AN hat hierfür eine geeignete Meilensteinplanung (mit zugeordneter Kostendarstellung) zu erstellen und diese mit dem AG abzustimmen. Sofern unvermeidbar, können einzelne Arbeitsschritte aus den Datenerfassungsjahren 2026 und 2028 in die Jahre 2027 und 2029 verschoben werden (z. B. Dokumentationsarbeiten). Dies ist transparent darzustellen und eine Modifizierung des Mittelflusses mit dem AG abzustimmen. Grundsätzlich ist durch eine geeignete Meilensteinplanung ein möglichst hoher Mittelabfluss der für das betreffende Datenerfassungsjahr vorgesehenen Summe zu gewährleisten. Die Meilensteinplanung sollte gewährleisten, dass der finale Monitoringbericht wie geplant 2030 bereitgestellt wird, da er lediglich eine Aktualisierung des vorhergehenden Monitoringberichts beinhaltet. Hierfür ist die finale Zeitplanung bei Bereitstellung der aktuellen Befliegungsdaten mit dem AG abzustimmen. Das zur Vergabe vorgesehene Projekt hat die fachlichen Ergebnisse und Methoden aus dem oben genannten FuE-Projekt als Orientierung aufzugreifen. Der AN hat darauf aufbauend ein eigenständiges, robustes Verfahren zu entwickeln, das die Ergebnisse methodisch fortführt, um sie für einen operativen Monitoringbetrieb nutzbar zu machen. Hierbei hat der AN insbesondere sicherzustellen, dass der Bestand und seine Veränderung bei der Vegetation, der Versiegelung und den Photovoltaikanlagen (Dach- und FF-PV) für die Dauer von fünf Jahren, beginnend ab 2026, automatisiert erfasst werden. Die Durchführung des Monitorings hat zweijährlich zu erfolgen. Zudem hat der AN die oben genannten vier Grünindikatoren in denselben Intervallen zu berechnen und fortzuschreiben (darunter GPP optional). Von besonderer Relevanz ist das PV-Monitoring: Die Erfassung von Dach-PV und Freiflächen-PV hat regelmäßig, transparent und nachvollziehbar zu erfolgen, um den Fortschritt bei der Umsetzung des gesetzlichen Ziels einer PV-Nutzung auf etwa 1 % der Landesfläche (davon ca. 50 % als FF-PV) belastbar zu dokumentieren. Da die im FuE-Projekt entwickelten Modelle ausschließlich im Forschungsbericht beschrieben sind und dem AN nicht direkt zur Verfügung gestellt werden, dienen sie ausschließlich als fachliche Leitplanke. Der AN hat anhand dieser Informationen eine neue, automatisch anwendbare Modelllösung zu entwickeln, die inhaltlich anschlussfähig ist und eine belastbare Vergleichbarkeit der gewonnenen Ergebnisse über Zeitreihen gewährleistet. Die Ergebnisse sollen in einem schlanken Monitoringbericht ausgewertet werden. Zusätzlich sollen die erfassten Parameter und die Auswertungen in der bestehenden WebGIS-Anwendung (WebGIS - Klimaschutz und Klimaanpassung (abgerufen Oktober 2025)) auf dem Landesplanungsportal veröffentlicht werden. Weitere Einzelheiten zur Auftragsausführung sind der Leistungsbeschreibung zu entnehmen (Datei "B 03 Leistungsbeschreibung")