Spektrale Signaturen

Objekte auf der Erdoberfläche absorbieren und reflektieren das Licht unterschiedlicher Wellenlängen in objektspezifischer Weise. Diese "spektralen Fingerabdrücke" werden bei der Fernerkundung analysiert (Klassifikationen).
Laborexperimente mit Spektrometern ergeben spezielle Kurven, die das Spektralverhalten eines Objekts zeigen. Die unteren Abbildungen geben einen kleinen Einblick. Die ersten 5 Diagramme beschäftigen sich bevorzugt mit der Vegetation, das letzte Diagramm zeigt Besonderheiten von Mineralien (Geologie).

Bei Landsat stehen nur 6 Ausschnitte aus einem kontinuierlichen Kurvenverlauf einer spektralen Signatur zur Verfügung. Neue Erdbeobachtungsinstrumente haben deshalb z.T. mehr als 30 Sensoren, also eine höhere spektrale Auflösung.

Bei der Auswertung ergibt sich ein Problem. Die Laborversuche lassen sich nur selten 1:1 in die Natur übertragen.
- Wo gibt es schon eine homogene Fläche mit nur einem Objekt, z.B. rotlaubige Bäume? (Problem der räumlichen Auflösung, Mischpixel)
- Der Blattflächenindex (LAI) kennzeichnet, wieviel Boden zwischen den Blättern von Pflanzen zu sehen ist. Blätter und Boden zusammen ergeben in der Regel für die Sicht von oben Mischpixel. Das Spektralverhalten von Pflanze und Boden lässt sich so lange nicht trennen, als sie beide gleichzeitig sichtbar sind. Erst bei "Blattschluss" = LAI = 100% ist die spektrale Signatur von Vegetation in der Natur eindeutig zu identifizieren. Bei einem LAI nahe 0%, also ohne Vegetation, ist der Ackerboden gut zu analysieren.
- Der jahreszeitliche und der witterungsbedingte Wechsel bei Absorption und Reflexion ist sehr stark. (Problem der zeitlichen Auflösung)

Quelle: GFZ Potsdam