Physikalische Eigenheiten der Fernerkundung

1. Elektromagnetische Strahlung übermittelt die Information vom Objekt zum Sensor des Satelliten. Für bestimmte Wellenlängenbereiche gibt es jeweils einen eigenen Sensor (Liste der Spektralbereiche).

Die Sonne strahlt im Bereich des sichtbaren Lichtes am stärksten, vom nahen (NIR) zum mittleren (MIR) und zum fernen (thermalen TIR) Infrarot wird die Sonnenstrahlung immer schwächer.
Die Objekte am Boden (Wiesen, Straßen, Böden, ...) und die Atmosphäre absorbieren diese Strahlung nur zum Teil, der andere Teil wird reflektiert (=Albedo). (zum RGB-Tool) In jedem Wellenlängenbereich ist das anders. Im thermalen Infrarot (TIR) ist die Eigenstrahlung der Erde größer als die reflektierte Sonnenstrahlung, die Erde wird dort zum "Strahler".
Beispiel: Grüne Pflanzen brauchen für die Fotosynthese Rot und Blau, Grün und NIR wird stark reflektiert. Die grüne Linie im Diagramm beschreibt die "spektrale Signatur" von grüner Vegetation.

Weil auch die Atmosphäre in manchen Wellenlängenbereichen in Abhängigkeit von den Gasanteilen von Ozon, Wasserdampf und Kohlendioxid Sonnenlicht absorbiert, ist in diesen Bereichen der Blick auf die Erde vom Satelliten aus versperrt. Der Satellit kann nur in den sog. "atmosphärischen Fenstern" die Erde beobachten. Dort wo der Blick auf die Erde versperrt ist, da kann man den Atmosphärenzustand vom Satelliten aus messen (z.B. Wettersatelliten).

Die Atmosphäre erzeugt vielfältige Probleme: Deshalb Erdbeobachtung oder Atmosphärenbeobachtung!

So sehen die Messergebnisse der Strahlung der Erdbeobachtung durch das System "Landsat" aus:

Jeder Kanal hat seine spezielle Aussage, auch wenn jedes Objekt am Boden eigentlich in jedem Lichtbereich vom Satelliten zu sehen ist:
K1 = blau zeigt vor allem das Wasser an, aber auch den Dunst über einer Landschaft,
K2 = grün zeigt das Chlorophyll der Blätter an,
K3 = rot zeigt rot reflektierende Flächen wie Äcker, Dächer, Sportplätze,
K4 = NIR (nahes Infrarot) zeigt die Jugendlichkeit pflanzlicher Zellen an,
K5 = MIR1 (mittleres Infrarot) macht eine Aussage über das Zellwasser in Pflanzen,
K6 = TIR (thermisches Infrarot) zeigt die Temperatur an,
K7 = MIR2 (mittleres Infrarot) zeigt Feuchtigkeit an,
K8 = PAN (panchromatisches Licht) zeigt einen Gesamtreflexionseindruck des sichtbaren Lichts.

2. Der Weg vom originalen Datensatz mit Messwerten zum eigentlichen Satellitenbild ist von der digitalen Bildverarbeitung vorgegeben: Beispiel Benediktbeuern

3. Bei den Farbkompositen lässt sich am besten zeigen, wie sich die Bildverarbeitung auf die spätere Interpretation auswirkt.

In welchem Komposit kann man welche Objekte am deutlichsten erkennen?
Die Mouseover-Situation zeigt die Trainingsgebiete im Komposit, das mit dem panchromatischen Kanal von Landsat 7 geschärft und aufgehellt wurde.

Zur Vertiefung der physikalischen Sichtweise "Strahlung" eignet sich vor allem die Lerneinheit bei Webgeo.de (benötigt den Flashplayer).