Am Hochanger 13, 85354 Freising
Erschienen in:
1) Internationale Biometrische Gesellschaft, Deutsche Region, Tagungsberichte der AG Ökologie, Heft 9. 22-32, 1998
2) http://www.forst.uni-muenchen.de/publ/quednau/roedoelque.html
Die vorliegende Arbeit ist Teil des von der DFG geförderten Projekts Qu 87/1-2 "Strukturanalyse und Visualisierung forstökologischer Daten mit Hilfe der Formalen Begriffsanalyse"
Summary: The Formal Concept Analysis (e.g. WILLE 1982, 1984) is applied to site and phytosociological data (EWALD 1997). By using conceptual scales, the investigated factors are expressed clearly and comprehensively for the researcher, without putting up with an uncertain loss of information. The significant relations between the plants and the site factors are used to reduce the data set and enable the rating of the environmental properties of the sites by the plants. The natural "fuzzyness" in the appearance of the plants is taken into consideration by the use of multiple significance tests. The structure of the relations in the conceptual lattice allows to classify the total amount of investigated sites according to plant(group)s in a nonhierarchical manner and to predict the environmental factors of groups of sites only by knowledge of the appearing plants. It is also possible to define environmental gradients and their effects on the appearance of the plants. The results of the formal concept analysis are visualized interactively in a GIS by connecting the used software. So the results of the analysis can be evaluated in thematic maps of a geographic information system and may be useful in practice.
Zusammenfassung: Mit der Formalen Begriffsanalyse (u. a. WILLE 1982, 1984) wird ein standorts- und vegetationskundlicher Datensatz (EWALD 1997) untersucht. Durch die Verwendung begrifflicher Skalen werden die erhobenen Standortsausprägungen für den Bearbeiter der Daten transparent und nachvollziehbar formuliert, ohne daß dafür ein nicht kalkulierbarer Informationsverlust in Kauf genommen werden muß. Durch die signifikanten Beziehungen zwischen den angezeigten Pflanzenarten und den Standortsausprägungen werden die Daten reduziert und die standörtliche Beurteilung der Aufnahmen nur durch die in ihnen vorkommenden Pflanzenarten möglich. Dabei werden die in der Natur vorliegenden Unschärfen beim Vorkommen der Pflanzenarten in den Aufnahmen durch die Verwendung von multiplen Signifikanztests berücksichtigt. Die Struktur der Beziehungen im Begriffsverband ermöglicht es, den gesamten erhobenen standörtlichen Raum nach Pflanzen(gruppen) nichthierarchisch zu klassifizieren und die standörtlichen Eigenschaften der entsprechenden Aufnahmekollektive vorherzusagen. Außerdem können standörtliche Gradienten und deren Auswirkungen auf das Vorkommen der Pflanzen beurteilt werden. Durch die Verknüpfung der verwendeten Software werden die Analyseergebnisse der Formalen Begriffsanalyse interaktiv am Bildschirm in einem GIS dargestellt. Dadurch stehen die Analyseergebnisse in thematischen Karten eines geographischen Informationssystems auch direkt für die Evaluierung und den praktischen Einsatz zu Verfügung.
1. Einleitung Die Explorative Datenanalyse basiert zur Zeit hauptsächlich auf numerischen Methoden, die immer komplexer werden, je unüberschaubarer die zu analysierenden Daten sind. Von WILLE (1982, 1984) wurde mit der Formalen Begriffsanalyse eine Methode entwickelt, die komplexe Zusammenhänge auf angemessene Weise transparent und verstehbar machen kann. (Eine zusammenfassende Darstellung findet sich in WILLE UND ZICKWOLFF 1994) Als Anwendungsbeispiel im forstlichen Bereich wird die Formale Begriffsanalyse zur Strukturanalyse standorts- und vegetationskundlicher Daten verwendet. Erste Ergebnisse dieses Vorgehens finden sich bei RÖDER (1996). In der vorliegenden Arbeit wird insbesondere die praktische Anwendbarkeit dieser Ergebnisse in der Standortserkundung aufgezeigt. Außerdem werden die verwendeten Programme der Formalen Begriffsanalyse ANACONDA und TOSCANA mit einem GIS verknüpft, wobei auch auf die programmiertechnische Realisierung eingegangen wird.
6. Diskussion
Die Forderung nach einer nichthierarchischen Gliederung von Standorten und ihrer
bezeichnenden Pflanzenarten leitet sich von der Vorstellung von vernetzten
Systemen ab, in denen lokal stabile Zust„nde existieren. Um diesem Ziel ein
Stück näher zu kommen, wurde ein neues Verfahren entwickelt, um die
begrifflichen Skalen der kardinalen - und auch der kategorialen - Variablen zu
vereinfachen. Durch multiple Signifikanztests wird sichergestellt, daß nur
solche Standortsausprägungen in der weiteren Analyse verwendet werden, die
auch in der Realität signifikant mit Pflanzenarten vergesellschaftet sind.
Durch dieses Vorgehen werden sowohl die vorliegenden Standortsparameter als auch
die Pflanzenarten bei der Beschreibung der lokal stabilen Systemzustände
berücksichtigt. Der Informationsverlust, der durch diese Reskalierung und
die Zusammenfassung von Wertebereichen in Kauf genommen wird, ist somit im
Rahmen der eingestellten Irrtumswahrscheinlichkeit inhaltlich begründet.
Zudem bleibt dieses Verfahren der begrifflichen Skalierung für den
Bearbeiter der Daten bei jedem Analyseschritt transparent und nachvollziehbar.
Ein weiterer Vorteil der Verknüpfung der Standortsparameter und
Pflanzendaten über Signifikanztests besteht darin, daß im
entstehenden Formalen Kontext unscharfe Zuordnungen vorgenommen werden.
So muß eine Pflanzenart, die signifikant einer Standortsausprägung
zugeordnet wird, nicht exakt in jeder Aufnahme mit dieser
Standortsausprägung vorkommen. Dazu reicht die Ablehnung der Hypothese auf
einem vorgegebenenen Signifikanzniveau, daß die Pflanze von dieser
Standortsausprägung stochastisch unabhängig ist. Auch dies wird den
Verhältnissen in der Realität gerecht, in der immer damit gerechnet
werden muß, daß Pflanzen zufällig auf Standorten wachsen,
mit denen sie nicht vergesellschaftet sind.
Im zusammenfassenden Klassifikations- und Ordinationsschema (Abb. 3) sind alle
durch Pflanzen signifikant angezeigten Standortsparameter enthalten. Dabei wird
durch die Art der Herleitung des zugrundeliegenden Formalen Kontextes
sichergestellt, daß das multiple Signifikanzniveau eingehalten wird. Unter
Beachtung der Regeln zum Lesen von Begriffsverbänden können die
dargestellten Begriffe als Standortstypen interpretiert werden, die sich
nichthierarchisch gliedern. Damit ergibt sich ein System von ökologischen
Artengruppen, die innerhalb der Grenzen des Untersuchungsgebietes zur
Typisierung von Standorten verwendet werden können, wobei der Bezug zu den
Standortsausprägungen immer nachvollziehbar ist. Dieser Bezug
läßt sich bei der Übertragung der Klassifikation durch die
gewonnenen ökologischen Artengruppen oder den Standortsausprägungen in
thematische Karten darstellen und überprüfen.
Die gleichzeitge Verarbeitung von Standortsparametern und Pflanzenarten unter
Berücksichtigung von Unschärfen und die Darstellung in einem
nichthierarchischen Verband stellen in der angewandten Geobotanik eine
zukunftsweisende Neuerung dar.
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