Nemaplot Hyperspektraldaten Analyse und PopulationsmodelleEvaluation reinvented

 

Quantifizierung von stetigen Merkmalen auf der Basis von hyperspektralen Informationen

Erweiterung: Anstatt der Diskriminanzanlyse für diskrete oder qualitative Merkmale können bei stetigen oder quantitativen Merkmalen ähnliche multivariate Verfahren verwendet werden. Am Beispiel Heterodera schachtii wird vorgestellt wie nicht-invasive Sensortechniken am Blattapparat der Zuckerrübe zur Populationsschätzung des Rübennematoden verwendet werden. Gesucht ist ja nicht eine qualitative Größe, sondern in Bezug zu einer Populationsschätzung eine quantitative Messgröße (Eier & Larven/100 g Boden, E&L). In Kombination mit den Parametern des Weibullmodells und eines „Allgemeinen linearem Modells“ (ALM) ergibt sich

ALM Gleichung

Die Zielgröße E&L (oder beliebig andere Zielgrößen) ist ein Summenprodukt der nichtlinearen Parameter des Weibullmodells (Wi) mal einer entsprechenden Linearkonstanten Xi plus der Konstante C. Wir erhalten aus der Sensorinformation eine stetige Messgröße.

Als Beispiel für eine bestimmte nematodenanfällige Rübensorte (Beretta) kann anhand der Versuchsfelddaten ein allgemeines Modell erstellt werden, welches aus den Spektren Rückschlüsse auf die zugrundeliegende Nematodendichte ermöglicht.

Hyperspektrale Reflexionen bei H. schachtii
Abb. 1: Hyperspektrale Signaturen bei unterschiedlichen Nematodendichten
Lineares Modell für Nematoden
Abb. 2: Ableitung des Allgemeinen Linearen Modell aus den Spektren

Auch wenn die Korrelation sehr hoch ist und vor allem keine systematische Abweichung von der 1:1 Linie vorliegt, es handelt sich in diesem Fall nur um eine empirische Machbarkeitsstudie. Das gefundene allgemeine lineare Modell ist nicht stabil. Die entsprechende Situation muss klargestellt werden: Die beobachteten Nematodendichten wurden anhand von Bodenproben vor der Saat ermittelt. Die Spektren wurden irgendwann während der Vegetationsperiode genommen, während beide, sowohl der Wirt, als auch die Nematodenpopulationen auf sehr komplexe Weise interagieren und sich entwickeln. Aber in diesem Beispiel standen überhaupt ausreichend viele Daten für die entsprechende Statistik zur Verfügung.

Nachtrag:

Inzwischen haben wir einen allgemeinen Zusammenhang erstellt, indem wir die ALM Prozedur der hyperspektralen Information mit dem Lesliemodell für H. schachtii verknüpft haben ... mehr

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