FERNERKUNDUNG Quelle: WMO Space Programme / GOS. Grundlegendes Fernerkundung: Messungen an einem...
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FERNERKUNDUNG Quelle: WMO Space Programme / GOS. Grundlegendes Fernerkundung: Messungen an einem Objekt ohne direkten Kontakt Fernerkundung: Betrachten
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FERNERKUNDUNG Quelle: WMO Space Programme / GOS
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Grundlegendes Fernerkundung: Messungen an einem Objekt ohne direkten Kontakt Fernerkundung: Betrachten mit dem Auge reflektierte Strahlung gibt Auskunft ber die reflektierende/emittierende Oberflche des Objektes -> spektrale Signatur zentrale Bedeutung: Unterscheidung zwischen verschiedenen Spektralsignaturen
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Grundlegendes Menschliches Auge nutzt nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums Fernerkundungsinstrumente: Erweiterung Strahlung von Oberflche ist entweder emittiert oder reflektiert Emittierte Strahlung ist beleuchtungsunabhngig Emission thermischer Strahlung ist abhngig von Oberflchentemperatur
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Instrumente der Erdbeobachtung Luftaufnahmen Multispektralscanner Radarsensoren
Folie 5
Luftaufnahmen Einsatz im ersten Weltkrieg Einsatz im 2. Weltkrieg -> Landung in der Normandie - Vermessung der Meereswellen -> Meerestiefe - Infrarotfilme: Unterscheidung zwischen Tarnnetzen und Vegetation In den 60iger Jahren wurden weitere Infrarotfilme entwickelt Experimente zu luftgesttzte Radarsystemen
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Multispektral-Scanner Erste digitale Fernerkundung mit Landsat1 Landsat1 1972 in Umlaufbahn gebracht Neuer Sensortyp: Multispektral-Scanner (MSS) MSS werden am Boden in Flugzeugen und Satelliten eingesetzt MSS empfngt Signale in spezifischen Spektralbndern Spektralbnder: Zahl und Art hngt vom Anwendungsbereich ab
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MSS - Funktionsweise Ein Filter separiert nach Wellenlnge Gefilterte Strahlung trifft auf Detektoren Die Energie wird gemessen und als Zahlenwert an der Speicher weitergegeben Die Messwerte werden an die Empfangsstation weitergeleitet Flchen werden streifenweise abgetastet Militr. Satelliten erkennen Details bis auf einige Zentimeter (->Personen, Fahrzeugtypen)
Folie 8
Radarsensoren sind aktive Sensoren (Flugzeug, Satellit) Laufzeit des Signals-> Entfernung auch nachts einsetzbar Strahlung mit lngeren Wellenlngen durchdringen Wolken und Dunst ungehindert
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Strahlung und Temperatur Sonnenoberflche (6000 K): Strahlungsmaximum im sichtbaren Bereich bei 0,483 m Brand im Amazonasgebiet (1000 K): Maximum im mittleren Infrarot Erdoberflche (290 K): Strahlungsmaximum liegt bei 14 m (thermales Infrarot) Zusammenhang: Oberflchentemperatur Strahlungs- intensitt
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Satelliten - allgemein Fr Satelliten auf Umlaufsbahnen gilt: Erdanziehung = Zentrifugalkraft Bahnen auerhalb der Atmosphre: - Beobachtungssatelliten: 800km - keine Reibung - viele Jahre stabile Bahn - eine Erdumrundung: 1.5 Stunden Quelle: http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/ fakultaeten/fakultaet_forst_geo_und_ hydrowissenschaften/fachrichtung_ geowissenschaften/ipf/fern/studium/ tutorial/tutorial-332/document_ view?set_language=enhttp://tu-dresden.de/die_tu_dresden/ fakultaeten/fakultaet_forst_geo_und_ hydrowissenschaften/fachrichtung_ geowissenschaften/ipf/fern/studium/ tutorial/tutorial-332/document_ view?set_language=en
Folie 11
Satelliten- geostationr Geostationre Satelliten: - 36 000 km ber Erdoberflche (quator) - eine Erdumrundung: 24 Stunden sychron zur Erdrotation - Einsatz: Telekommunikation, TV, Wetter - Nachteil: groe Entfernung von Erde -> Einschrnkung der Bodenauflsung
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Satelliten - sonnensynchrone Viele Erdbeobachtungssatelliten sind passiv, d.h. sind von der Beleuchtung durch die Sonne abhngig -> Umlauf wird dem Tag-Nacht- Rhythmus angepasst Bahnen laufen beinahe ber die Pole: polnahe Bahnen Mit jedem Umlauf wird ein Segment der Erdoberflche gescannt
Strahlung und Temperatur Oberflchen unterschiedlicher Temperatur haben Emissionsmaxima bei unterschiedlichen Wellenlngen Die Erde: emittiert im sichtbaren Bereich wenig Strahlung -> sichtbar nur durch reflektiertes Sonnenlicht Albedo: Gibt den Anteil des reflektierten Sonnenlichts bezogen auf das gesamte an
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Spektrale Signatur Unterschiedliche Oberflchentypen (Wasser, reiner Felsen, Vegetation) reflektieren Licht in den einzelnen Wellenlngenbereichen unterschiedlich Spektrale Signatur: Die reflektierte Strahlung in Abhngigkeit von der Wellenlnge
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Spektrale Signatur - Atmosphre Sonnenstrahlung (einfallende, reflektierte) muss die Atmosphre passieren bevor sie vom Sensor aufgenommen wird Treibhausgase (CO 2, Wasserdampf) absorbieren Teile der reflektierten Strahlung Ozon: absorbiert fast vollstndig die Strahlung zwischen 9.5 - 10 m
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Spektrale Signatur - Atmosphre Atmosphrisches Fenster: Spektralbereich mit Wellenlngen, die von Atmosphre durchgelassen werden Quelle: https://www.univie.ac.at/physikwiki/index.php/LV013:LV-Uebersicht/WS09_10/Arbeitsbereiche/Energiehaushalt_der_Erdehttps://www.univie.ac.at/physikwiki/index.php/LV013:LV-Uebersicht/WS09_10/Arbeitsbereiche/Energiehaushalt_der_Erde
Folie 18
Spektrale Signatur: Felsen, Wasser Reiner Felsen: Reflexion nimmt vom sichtbaren zum infraroten Bereich leicht zu Wasser: reflektiert vorwiegend im sichtbaren Wellenlngenbereich keine Reflexion im nahen Infrarot -> Unterscheidung zu anderen Oberflchen -> Wasserflchen erscheinen im nahen IR sehr dunkel
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Spektrale Signatur: grne Pflanzen Chlorophyll absorbiert sichtbares rotes Licht fr Photosynthese Nahes IR wird reflektiert, um unntiges Aufheizen zu vermeiden-> erhhte Verduns- tung vermeiden Vegetationskartierung: offener Boden: reflektiert in 0.6-0.7 m und 0.7-0.9m einheitlich Vegetation: reflektiert in 0.6-0.7m schwach und in 0.7-0.9m stark
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Einteilung der Strahlung: Gammastrahlung Rntgenstrahlung (0.30 - 0.38 m) UV - Strahlung (0.45 - 0.52 m) blau (0.52 - 0.60 m) grn (0.60 - 0.69 m) rot (0.72 - 1.30 m) nahes Infrarot (1.30 - 3.00 m) mittleres Infrarot (7.00 - 15.0 m) thermischer Bereich (0.50 - 30 cm) Radar (15 cm - 25 km) Radiowellen Spektralbereiche der Datenaufnahme
Echtfarben Bilder Falschfarben Bilder Quelle: ESA Schulatlas S: 13
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Echtfarbenbild R G B 3 2 1 Band
Folie 24
Falschfarbenbild R G B 4 2 1 Band
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Vegetationsindex Zustand und Wachstum der Pflanzen lassen sich ermitteln: Der normalisierte Differenz- Vegetationsindex (NDVI): Nahes Infrarot - Rot NDVI = Nahes Infrarot + Rot Anwendung: Wegen stndiger Drrekatastrophen in der Sahel-Region werden wegen Biomasseproduktion regelmig Vegetationsanalysen gemacht.
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