5-1 WAS SIE VOR DER VERARBEITUNG WISSEN SOLLTEN 6l
Zu den aktiven Sensoren gehören Radar- 1 und Lidar-Systeme 2 . Aktive Radarsensoren
sind beispielsweise auf Sentinel-i und TerraSAR-X verbaut.
Die am Radarsensor ankommende Strahlung wird im Wesentlichen durch
die Oberflächenrauhigkeit und die Form des Geländes bestimmt. Flächen, die
dem Radar direkt zugewandt sind, erscheinen sehr hell, und Flächen, die dem
Radar abgewandt sind und somit von den Mikrowellen nur schlecht oder gar
nicht erreicht werden können, erscheinen dunkel bis schwarz (Radarschatten).
Sogenannte Rückstrahleffekte treten auf, wenn vertikale und horizontale Flächen
die Mikrowellen gespiegelt reflektieren. Zwar können moderne Radarsysteme
verschiedene Arten von Mikrowellen aussenden, die sich in ihrer Wellenlänge
und Polarisation erheblich unterscheiden und damit auch unterschiedlich
tief in das Gelände eindringen können.
Die Interpretation von Radarbildern ist jedoch längst nicht selbsterklärend
und noch immer Gegenstand der aktuellen Forschung.
I Für ein tieferes Verständnis der Radarfernerkundung möchten wir Ihnen den
Besuch der alljährlich von der Universität Jena angebotenen Sommerschule
„SAR-EDU" (http://sar-edu.uni-jena.de/wp/) bzw. die zugehörigen Online-Angebote
unter https://eo-college.org/landingpage empfehlen.
Im Folgenden konzentrieren wir uns auf die für die Übung (siehe Kapitel 5.2)
relevanten Effekte der Fernerkundung mit passiven, also optischen Sensoren.
5.1.2 Reflexion und Absorption in der Atmosphäre
Die Intensität der Absorption und Streuungscharakteristik durch die Atmosphäre
hängen in starkem Maße von der Wellenlänge der Strahlung und der
Aerosol-Teilchengröße (Dunst, Staub, Wassertröpfchen, Eiskristalle) ab (Dietze
1957; Möller 1957; Foitzik und Hinzpeter 1958). Wenn man Satellitenbilder einfach
nur visuell interpretiert, fällt dies nicht so sehr ins Gewicht, da sich das
menschliche Auge schnell an Kontrastschwankungen anpassen kann. Möchte
man die Daten jedoch für eine Klassifikation nutzen, womöglich unter Verwendung
mehrerer Satellitenbildszenen, können die Effekte die Qualität der Klassifikation
stark verfälschen. Gleiches gilt für einen Vergleich unterschiedlicher
Aufnahmezeitpunkte.
Deshalb müssen die Satellitenbilder zunächst atmosphärisch korrigiert werden,
was u. a. durch eine Kalibrierung der Reflexionswerte auf Basis von spektralen
Geländemessungen mit geeigneten Spektrometern erfolgt, sodass die
Einflüsse der Atmosphäre herausgerechnet werden können. Für die gängigen
Softwareprodukte sind Algorithmen zur Atmosphärenkorrektur verfügbar. Beispielsweise
bietet die ESA das Tool Sen2Cor für die Sentinel-2-Daten an (http:
//step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/).
Nicht nur aus diesem Grund ist es wichtig zu wissen, welches Level der
Sentineldaten Sie sich auf dem Open Access Hub der ESA oder auf anderen
Portalen heruntergeladen haben. Abbildung 5.5 zeigt beispielhaft die Prozessierungsstufen
von Sentinel-2. Zwar sind die Daten für Sie als Nutzerin oder
Nutzer bereits ab dem Level 1C verfügbar; allerdings enthalten diese noch immer
die Reflexionsdaten der obersten Schicht der Atmosphäre. Vollständig atmosphärenkorrigiert
liegen die Daten erst ab dem Level 2A vor.
Auch geometrische
Verzerrungen, die
durch die Flugbahn
des Satelliten, das
Relief und die
Vogelperspektive
des Sensors hervorgerufen
werden,
müssen durch die
Zuweisung einer
standardisierten
Geometrie in Form
von Koordinaten
korrigiert werden.
Diese geometrischen
Korrekturen sind
bereits beim Level
1C realisiert.
Radio detection and ranging; Abtastung der Oberfläche mit Radiowellen
Light detection and ranging; Abtastung der Oberfläche mit Laserstrahlen
