Backes, Matthias Bernhard: Methodische Probleme bei der Erstellung von Unkrautverteilungskarten mit Geoinformationssystemen (GIS). - Bonn, 2005. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-04670
@phdthesis{handle:20.500.11811/2170,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-04670,
author = {{Matthias Bernhard Backes}},
title = {Methodische Probleme bei der Erstellung von Unkrautverteilungskarten mit Geoinformationssystemen (GIS)},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2005,
note = {Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit den methodischen Problemen, die bei der Erstellung von Unkrautverteilungskarten mit Geoinformationssystemen (GIS) auftreten können. Im Vordergrund steht dabei die Frage nach der Repräsentativität der erfaßten Unkrautdaten und der daraus erstellten Verteilungskarten für die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle.
Zur Erstellung von Unkrautverteilungskarten werden Unkräuter heutzutage mit Hilfe manueller oder bildanalytischer Verfahren stichprobenhaft erfaßt. Dabei werden sie in Zählflächen definierter Größe gezählt. Diese Stichprobe wird als repräsentativ für eine Referenzfläche erachtet. Dabei wird außer Acht gelassen, daß die Probenahme mit einer angemessen großen Anzahl von Zählflächen bereits vor 100 Jahren in der Pflanzensoziologie bzw. später auch im Integrierten Pflanzenschutz, ausschließlich der Bestimmung der mittleren Häufigkeiten einer Spezies in einem Areal diente. In Rahmen der teilflächenspezifischen Unkrautkontrolle wird nur eine einzige Stichprobe herangezogen, um das Unkrautvorkommen innerhalb einer Teilfläche zu bestimmen. Daß dieses Vorgehen nicht zu zufriedenstellenden Verteilungskarten führt, wird in dieser Arbeit am Beispiel einer GIS-basierten Analyse verdeutlicht.
Aus den stichprobenhaft erfaßten Daten werden durch Interpolation in einem GIS Unkrautverteilungskarten erstellt. Bei dieser Transformation vom Punkt zur Fläche entstehen unterschiedliche Probleme bei der Wahl eines Interpolationsverfahrens vor dem Hintergrund seiner Anforderungen an die Eingangsdaten. In dieser Arbeit werden daher verschiedene Interpolationsverfahren, die in der Unkrautforschung verwendet werden, im Hinblick auf ihre Eignung für die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle studiert.
Da die Frage nach der Repräsentativität der Stichproben für die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle ohne die genaue Kenntnis der Grundgesamtheit nicht zweifelsfrei zu beantworten ist, wurde im Rahmen dieser Studie ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, einen präzisen Einblick in die Grundgesamtheit der Unkräuter auf einer Ackerfläche und die Genauigkeit der stichprobenhaften Datenerfassung für die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle zu erhalten. Mit Hilfe eines Prototyps (WeedScanner) zur hochauflösenden Erfassung von Unkräutern wurden auf mehreren Teilflächen detaillierte Verteilungskarten erstellt. In dieser Arbeit werden - basierend auf diesen Daten - Analysen zur Genauigkeit der stichprobenhafter Datenerfassung vorgestellt, die mit einer eigens dazu konzipierten GIS-Software (Sampling Simulator) durchgeführt werden können. In diesem Zusammenhang wird demonstriert, daß eine adäquate, teilflächenspezifische Unkrautkontrolle erst bei Erfassungsgenauigkeiten gelingt, die mit manuellen Verfahren nicht zu realisieren sind. Es wird jedoch auch gezeigt, daß mit der Erfassungsgenauigkeit bildanalytischer Verfahren der Datenerhebung hinreichend gute Resultate erzielt werden.
Um die Schwierigkeiten beim Umgang mit Unkrautdaten vor ihrer eigentlichen Analyse zu verringern, wird außerdem ein Metadatenprofil nach dem ISO 19115 Standard vorgestellt, welches dabei helfen soll, Daten aus der Präzisionslandwirtschaft nachhaltig sichern, dokumentieren, beschreiben und verwalten zu können. Dies ist vor dem Hintergrund steigender Auslagerungen von Arbeitsprozessen zu Dienstleistern und der im kommenden Jahr in Kraft tretenden Dokumentationspflicht des Produktionsprozesses notwendig.
In dieser Arbeit wird der Nachweis erbracht, daß die heute verwendeten offline-Verfahren der Unkrautdatenerfassung den Anforderungen des Präzisen Pflanzenbaus nicht genügen. Außerdem wird mit dem WeedScanner ein Werkzeug zur halbautomatischen, präzisen Erfassung der Grundgesamtheit einer Unkrautpopulation vorgestellt.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/2170}
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