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Methoden der Fernerkundung Methoden der Fernerkundung Prof ... · PDF fileMethoden der Fernerkundung Prof. N. Oppelt WS 2010/11 6. Passive Systeme I. Photographische Systeme Grundlage

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IMethoden der Fernerkundung

Vorlesung fr geographischen StudiengngeModul MNF-Geogr. 14Passive Aufnahmesysteme I

Prof. Dr. Natascha Oppelt

Arbeitsgruppe Fernerkundung & UmweltmodellierungGeographisches Institut Christian-Albrechts-Universitt zu [email protected]

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Passive Aufnahmeverfahren

1. Photographische Systeme Kamera Filme und Filter Neue Entwicklungen

2. Digitale Verfahren Opto-mechanische Scanner Opto-elektronische Scanner Array Sensoren

3. Bildgeometrie Allgemein Luftbild Scanner

(Quelle: Albertz, 2001)

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Photographische Systeme

Grundlage der klassischen photographischen Aufnahmen von Luft- und Satellitenbildern

Photographische, lichtempfindliche Schicht eines Filmes dient als analoges Speichermedium

Passives Verfahren, das Strahlung im VIS und NIR (400-1000 nm) je nach Filmempfindlichkeit aufnimmt

Klassische Luftbildtechnik relativ preisgnstig und ermglicht individuelle Flchenerfassung

Nachteile: - schwierige radiometrische Kalibrierung,- geringe spektrale Auflsung,- analoger Primrzustand der Daten (Negativ/Positiv) aufwendige Wandlung zur digitalen Weiterverarbeitung

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Bsp. Reihenmesskammer (RMK):

systematische Aufnahme von senkrecht aufgenommenen Bildreihen

Objektiv fr hohe Aufnahmefrequenzen bei kurzen Verschlusszeiten

Filmansaugung durch Vakuum fr zentralperspektivische Abbildung und Behebung der Bildwanderung

Filmkassette wechselbar (120m)

Bildformat 23 x 23 cm bei variabler Brennweite Mastabsbereich 1 : 10.000 30.000

(Quelle: Albertz 1991)

Photographische Systeme - Kamera

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uere Orientierung = Lage der Kamera im Raum in Bezug auf den Aufnahmegegenstand

GPS fr Navigation

Bestimmung durch GPS und der Bilddrehung durch INS

Innere Orientierung = Position des Projektionszentrums auf der Bildebene

Lage des Bildhauptpunktes H

Photographische Systeme - Kamera

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Bildmittelpunkt M

Photographische Systeme Aufbau des Luftbildes

(Quelle: Kraus 2004)

Bildhauptpunkt H= Fupunkt des Lotes durch das Projektionszentrum O

Kammerkonstante C= Abstand vom Projektionszentrum O von H

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Photographische Systeme Flugplanung

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Photographische Systeme Filter und Filme

(Quelle: verndert nach Elachi & Zyl 2006)

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Spektrale Empfindlichkeit im VIS und NIR (bis 700 nm)

Ausblenden einzelner Spektralbereiche durch Filter (

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Photographische Systeme Panchromatisch IR

Infrarotempfindliche Schichten bis > 700 nm empfindlich

Hufig Ausblendung kurzwelligerer Strahlung durch Filter

Grundlage ist Gradation

Grautne weichen vom visuellen Empfinden des Menschen ab

IR-Bilder eignen sich besonders zur Unterscheidung von Laub- und Nadelbumen, zur Ermittlung des Verlaufes von Wasserflchen und Uferlinien

(Quelle: Albertz 1991)

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Photographische Systeme Farbfilme

Farbfilme sind aus drei Film-Schichten aufgebaut

Subtraktives Farbmodell

Belichtete Film-Schichten spiegeln Strahlungsflu in den drei Wellenlngenbereichen des VIS wieder (Quelle: Albertz 1991)

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Eine Filmschicht wird durch eine IR- sensible Schicht ersetzt, Ausschalten kurzwelliger EMS durch Filter

Photographische Systeme Farbinfrarot

(Quelle: Albertz 1991)

Strahlungsflu im NIR Teil der Endfarbmischung

Falschfarbenaufnahme (CIR = Coloured IR)

Grauwerte des NIR liefern Aussage ber Typ und Vitalittsgrad der Vegetation

NIR-Farbfilme v.a. in der Vegetationsuntersuchung

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Photographische Systeme Neuere Entwicklungen

Ende des analogen Zeitalters

bergang zu digitalen Messkammern auf CCD-Basis

z.B. ADS-Systeme (Airborne Digital Sensor)

(Quelle: Eckhardt 2002)

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Photographische Systeme

Analoges Luftbild Digitales Luftbild

Optisches Verfahren GradationFilmentwicklung

Photoeffekt am CCD,AD-Wandlung

Geom. Auflsung l/mm m/pixel

Farbmodell Subtraktiv Additiv

Abbildungsgeometrie Zentralperspektive Zentralperspektive

Vorteile Groes Bildformat

Kartographische Genauigkeit

Weiter Wellenlngenbereich

Digitales Bildformat

Nachteile Transmission des Films

Groer FOV

Gefahr des Schmierens

Inhomogenitt des Arrays

Groer FOV

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Passive Aufnahmeverfahren

1. Photographische Systeme Kamera Filme und Filter Neue Entwicklungen

2. Digitale Verfahren Opto-mechanische Scanner Opto-elektronische Scanner Array Sensoren

3. Bildgeometrie Allgemein Luftbild Scanner

(Quelle: Albertz, 2001)

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Digitale Verfahren Aufnahmeprinzip

Bestandteile eines typischen Aufnahmesystems: 1. Anordnung, die den Ort whlt, an dem der

Strahlungsflu gemessen wird (Schlitz, Linsen, Spiegel)

2. Gert, das die Wellenlnge whlt, die gemessen werden soll (Gitter, Filter) oder in einzelne Wellenlngen aufspreizt (Prisma)

3. Anordnung, die den Strahlungsflu in einen proportionalen Strom umwandelt (Kristall)

4. AD-Wandlung, die gemessenen Strom in digitale Einheiten (DN) bersetzt und auf ein Speichermedium (Magnetband, Festplatte) bertrgt

5. Gert, das die abgespeicherten Einheiten anzeigt (Monitor)

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Strahlungsflu wird direkt als elektrischer Impuls gespeichert

Digitales Speichermedium

Radiometrische Auflsung bestimmt Anzahl der mglichen numerischen Grauwe

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