Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung at Freie Universität Berlin

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Maßstab: Nahaufnahme

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Maßstab: Satellitenbild

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Maßstab: Luftbild

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Aufnahmeprinzipien (abbildend / nicht abbildend)

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Aufnahmeprinzipien (aktiv / passiv)

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Auflösungsvermögen

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panchromatisch

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multispektral

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hyperspektral

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radiometrisch

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Wie entstehen Satellitenbilder?

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Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Maßstab: Nahaufnahme


  • häufig unkalibrierte (Digital)kameras
  • Nahbereichsaufnahmen
  • Schrägsichtaufnahmen

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Maßstab: Satellitenbild

  • opto-mechanische oder opto-elektronische Systeme
  • aus ~500 bis 800 km Höhe (oft sonnensynchron)

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Maßstab: Luftbild

  • meist kalibrierte Kamera
  • Senkrechtaufnahme

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Aufnahmeprinzipien (abbildend / nicht abbildend)

  • Abbildende Verfahren bzw. bildgebende Verfahren liefern Bilddaten der Erdoberfläche räumliche Informationen
  • nicht-abbildende Verfahren liefern keine kontinuierlichen räumlichen Informationen, sondern spezifische Messwerte punktuell oder liner

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Aufnahmeprinzipien (aktiv / passiv)

Passiv:

  • z.B.: optische bzw. multispektrale Systeme, Thermalsensoren, Mikrowellenradiometer
  • nutzen natürliche vorhandene elektromagnetische Strahlung
  • können nur genutzt werden, wenn Strahlungsquelle vorhanden ist (z.B. Sonne -> Tag)
  • Erfassung von Eigenstrahlung eines Objektes möglich, z.B. Thermalstrahlung
  • Beispiele: Landsat, SPOT


Aktiv:

  • z.B.: Radar / SAR, LiDAR
  • besitzen eigene Strahlungsquelle
  • Sensor erfasst vom Objekt reflektierte Strahlung
  • unabhängig vom Aufnahmezeitpunkt (egal ob Tag oder Nacht)
  • Beispiele: ERS-2 SAR, Envisat ASAR, TerraSAR-X

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Auflösungsvermögen

  • spektral: Anzahl der Kanäle
  • räumlich: Größe der Pixel in denen aufgenommen / abgebildet wird
  • zeitlich: Anzahl von Daten die in bestimmten Abständen gemacht werden können
  • radiometrisch: Anzahl der Bits die man pro Aufnahme zur Verfügung hat

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

panchromatisch

  • Anzahl der Spektralkanäle: 1
  • integrieren über eine weite Bandbreite um ausreichend Energie zu erhalten und eine hohe räumliche Auflösung zu ermöglichen
  • geringe spektrale Information
  • Beispiele: Quickbird-2 pan, IKONOS pan

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

multispektral

  • mehrere Aufnahmekanäle
  • selektive Aufnahme unterschiedlicher Spektralbänder
  • sind in der Lage relativ schmale Bandbreite zu erfassen
  • Beispiele: Landsat, SPOT, Quickbird-2, Sentinel-2, Sentinel-3

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

hyperspektral

  • relativ schmale Bandbreite bis zu 10 nm
  • ab 20, häufig 120-200 Kanäle
  • annähernd kontinuierliches Spektrum
  • meistens flugzeuggestützt: AVRIS, DAIS, HyMAP

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

radiometrisch

  • bezeichnet die Fähigkeit, Objekte eines bestimmten Kontrastes noch voneinander unterscheidbar abzubilden
  • bei digitalen Bilddaten spricht man auch von Graustufen
  • bei analogen Bilddaten spricht man auch von Gradation

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Wie entstehen Satellitenbilder?

  • Interaktion von elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlichen (Oberflächen-)Materialien
  • jedes Bild ist das Ergebnis eines Abbildungsprozesses, dem sowohl geometrische als auch radiometrische (physikalische) Aspekte zugrunde liegen
    • geometrischer Aspekt besagt, dass eine Information aus einer bestimmen Richtung kommt
    • physikalischer Aspekt sagt etwas über die Intensität und die spektrale Zusammensetzung der Strahlung aus, die zur Bildentstehung beiträgt

Fernerkundung und digitale Bildverarbeitung

Satellitenbild

zwei-dimensionales Bild eines Ausschnitts der Erdoberfläche im Rasterdatenformat


  • gekennzeichnet durch:
    • Ursprungspunkt (x,y)
    • Zellen / Pixel
    • Ausdehnung (Zeilen und Reihen, Matrix)
    • Grauwertinformationen
  • Bilddaten beinhalten mehrere Spektralkanäle mit Informationen
  • jeder Kanal wurde in einen bestimmten Wellenlängenbereich aufgenommen

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