Einführungsveranstaltung

Transkript

1 Einführungsveranstaltung Teil 2 Studiengang Bachelor Geodäsie

2 Einführung - Anwendungsmöglichkeiten Anwendungsbereiche großräumige Erfassung relevanter Umweltparameter Landnutzung und Landbedeckung Vitalität der Vegetation (Waldzustand) Schadstoffe in Gewässern Monitoring von Katastrophen, Naturereignissen (Vulkanausbrüche, Flutereignisse, Brände, etc.) Dynamismen der Landbedeckung Deforestation / Desertifikation / Ausbreitung von Städten (Megacities) flächenhafte Temperaturmessungen Erstellung bzw. Laufendhaltung von Karten und digitalen Geländemodellen 2

3 Einteilung FE Sensoren Auflösungen von Sensoren räumlich typisch: m bis km zeitlich typisch: 12 Std. bis 16 Tage spektral typisch: 400 nm (pan), nm (ms), nm (hs) radiometrisch typisch: 8 bis 16 bit (256 bis Grauwerte) höchste Auflösung in allen 4 Kategorien nicht realisierbar! physikalische Grenzen, Datenrate, Kosten der Herstellung 3

4 FE Sensoren, geometrische Auflösung Berlin, Aufnahme durch unterschiedliche Sensoren: oben links: Landsat MSS (80m/pan), oben rechts: Landsat TM (30m/pan), unten links: SPOT XS (20m/pan), unten rechts: SPOT P (10m/pan), (aus Albertz, 1989) 4

5 Satellitenbild-Aufnahmen Satelliten-Umlaufbahnen 5

6 Satellitenbild-Aufnahmen geosynchron: Satellit bewegt sich mit der Erde geostationär: Sonderfall des geosynchronen Umlaufs Der Satellit schwebt in Höhen von bis km quasi stationär über dem Äquator. Vollzieht mit der Erde eine Rotation von 360 in 24 Stunden. fast-polar (near-polar orbit): Für die Erderkundung wichtigste Umlaufbahn. Der Satellit fliegt (leicht versetzt) von Pol zu Pol. Leichte Versetzung des Umlaufs führt zu sonnensynchronem Umlauf, d.h. jedes Gebiet der Erde wird zur gleichen Sonnenzeit überflogen. z.b. Wettersatelliten, Telekommunikationssatelliten 6

7 Landsat Missionen Systemparameter Satelliten Sensoren RBV MSS Return-Beam-Vidicon Multispectral Scanner TM Thematic Mapper ETM+ Enhanced Thematic Mapper Plus Landsat 1-3 Landsat 7 Höhe (km) Landsat 5 Landsat 2 RBV, MSS Landsat 3 RBV, MSS Landsat 4 MSS, TM Landsat 5 MSS, TM Landsat 6 MSS, ETM Landsat 7 ETM+ Landsat 4-5 Landsat ,2 98,2 fast-polar, fast-polar, fast-polar, sonnen-synchron sonnen-synchron sonnen-synchron Äquatorüberflug 9:30 Ortszeit RBV, MSS Landsat 1-3 Inklination (Grad) 99,2 Orbit Landsat 1 9:30 Ortszeit 10:00 Ortszeit Wiederholrate (d) Umlaufzeit (min)

8 Landsat Missionen - Sensoren TM - Thematic Mapper Art opto-mechanischer Sensor Auflösung m Spektrum µm Anzahl Bänder 7 zeitl. Auflösung 16 Tage sharper spectral separation, Bildgröße 185 x 172 km improved geometric fidelity Streifenbreite 185 km advanced, multispectral scanning device designed to achieve higher image resolution, greater radiometric accuracy and resolution compared to MSS sensor. TM data are sensed in seven spectral bands simultaneously. Landsat 5 Band 6 senses thermal (heat) infrared radiation. Landsat can only acquire night scenes in band 6. Band Micrometers Resolution m m m m m m m 8

9 Landsat Missionen - Sensoren Band assignment: band 1 = blue band 4 = green band 7 = red This combination of bands simulates natural colour, with visible blue in blue, vegetation appearing green, and iron oxide in red. Umlauf des Satelliten am Beispiel von Landsat 4 Landsat 5 Landsat 5 TM Subset of full scene (15 km x 15 km) Nominal pixel size: 30m Acquisition date: 21 October 1994 Acquisition time: 23:10:56 Location: inland city of Wagga Wagga, Australia Landsat 5 TM, Ostseeküste, Darß und Rügen 9

10 Landsat Missionen - Sensoren Art opto-mechanischer Scanner Auflösung 15/30/60 m replicates the capabilities of the highly successful Thematic Mapper instruments on Landsats 5. Spektrum µm primary new features of the ETM+ Anzahl Bänder zeitl. Auflösung ETM+ - Enhanced Thematic Mapper Plus Landsat 7 panchromatic band with 15 m spatial resolution thermal IR channel with 60 m spatial resolution ETM+ Aufnahmen und Dresden und Umland, überlagerte Darstellung 8 16 Tage Bildgröße 183 x 170 km Streifenbre ite 183 km Band Micrometers Resolution 1.45 to to to to to to to Pan.52 to

11 Landsat Missionen Katalogisierung der Daten Worldwide Reference System (WRS) für Landsat TM Sytem zur Katalogisierung und Identifizierung einzelner Landsat-Bilder (Szenen) jede Landsat Szene durch 2 Zahlenangaben in ihrer Lage charakerisiert: Flugbahn- (oder Umlauf-)nummer ( path ) Reihennummer ( row ) Für Deutschland: path: row: Preise richten sich u.a. nach deren Alter, z.b. für Landsat-TM Full Scene ca Euro Quarter Scene ca Euro Mini Scene ca Euro arcived Scene ca. 425 Euro (archived: 10+ Jahre alt) (Quelle: online Katalog: Nov 2005) 11

12 IKONOS Sensor IKONOS Hersteller: SpaceImaging Links: Entwicklung IKONOS I: 27. April 1999 Absturz in den Süd-Pazifik, da sich die Nutzverkleidung der Trägerrakete nicht gelöst hat Start von IKONOS II: 24. September

13 IKONOS Sensor Systemparameter IKONOS II Start Gewicht: Flughöhe: Inklination: Geschwindigkeit: Orbitart: Äq.-überflug: Umlaufzeit: Wiederholrate: verschwenkbar 24. Sept kg 680 km 98,1 7 km/s sonnensynchron, fast-polar 10:30 Ortszeit 98 min. - nadir viewing: 14 Tage - off nadir viewing: 1-3 Tage bis 52 (+/- 26 ) d.h. Aufnahmen von Gebieten möglich, die 725 km von der Orbitspur entfernt liegen 13

14 IKONOS Sensor Systemparameter IKONOS II Abtaster: Kanäle: Zeilensensor (Pan,MS) Panchromatisch: microns Multispektral: #1: Blau #2: Grün #3: Rot #4: NIR m Pan, 4m MS (bis 26 vom Nadir) Bodenauflösung: 2,9 Tage bei 1m Auflösung Wiederholrate: 1,5 Tage bei 1,5 m Auflösung Streifenbreite: Streifenlänge: 11 km im Nadir 100 bis max km 14

15 IKONOS Sensor Innenstadt Dresden, 18. August 2002, Echtfarbdarstellung mit 1m Auflösung Rom, Kolloseum, 13. Dezember 1999, Auflösung: 1-m pan 15

16 IKONOS Sensor Sensor: IKONOS Indonesien, Aceh 16

17 CORONA Missionen US - Militärsatelliten der ersten Generation Entwicklung: mehrere Missionen, zwischen August 1960 und Mai 1972 i.a. unter Begriff CORONA-Missionen zusammengefasst Bildmaterial 1995 freigegeben (über Meter Film, hauptsächlich s/w) Corona System Kameratyp Filmbreite Bildformat (inch) KH-4a Panorama 70 mm 2,18 x 29,8 Bildgröße (miles) 10,6 x 144 Brennweite (inch) 24 Auflösung Film 120 mögl. Zoom 16 Anwendung Spionage, Belange des Militärs und der CIA Kartenherstellung heutige Bedeutung früheste verfügbare Satellitenaufnahmen => Langzeitmonitoring Bodenauflösung (ft) 9 Systemhöhe (in 100 Nautischen Meilen) Maßstabzahl (1000) 305 Links:

18 CORONA Missionen Aufnahmekonfiguration/Kamera Verwendung von Panoramakameras KH-1 bis KH-3: KH-4 bis KH-4B: single-panoramic-camera double-panoramic-camera» Kameras sind 30 zueinander geneigt, ermöglicht Stereoauswertung Geometrie einer Panorama-Aufnahme Vergleich Aufnahmeprinzipien Schematisches Aufnahmeprinzip des KH-4B-Kamerasystems 18

19 Sächsiche Schweiz, Ausschnitt: Rathen/Königstein 3. Mai 1965 Raketensilo, Chelyabinsk, UdSSR, 1969 Römische Ruinen, Lejjun, Jordanien,

20 Einführung Beispiel für Anwendungen Sensor: Terra_ASTER Marokko, Antiatlas 20

21 Einführung Beispiele für Anwendungen Sensor: SPOT Sudan, Nil Sensor: SPOT VÉGÉTATION Naher Osten, Rotes Meer 21

22 Einführung Beispiele für Anwendungen Sensor: Ikonos, überlagert mit DHM Sachsen, Elbtal Sächsische Schweiz 22

23 Einführung aktuelle Forschungen ein Auszug... Landnutzungsklassifikation Monitoring Überflutungsbereich Niger Inland Delta Versiegelungsflächen Stadtgebiet Pirna Fusion von Daten unterschiedlicher Sensoren Verwaltung von Metadaten hochauflösendes DHM aus Laser Scanning Daten Aufbau Geoinformationsnetzwerke TransEcoNet 23

24 Einführung aktuelle Forschungen Extraktion von Versiegelungsflächen aus hochauflösenden Satellitendaten 24

25 Einführung aktuelle Forschungen standardisierte Verwaltung von Metadaten Realisierung programmiert als PHP Applikation frei verfügbare Scriptsprache, weit verbreitet, weitgehend unabhängig vom verwendeten BS erlaubt umfangreiche Datenbankunterstützung Datenbank PostgreSQL 25

26 Einführung aktuelle Forschungen hochauflösendes DHM aus Airborne Laser Scanning Daten EU - INTERREG IIIA Projekt GeNeSiS Ziel dieses Projektes ist es, eine grenzüberschreitende homogene Datengrundlage für die drei Schutzgebietsverwaltungen im Bereich des SächsischBöhmischen Elbsandsteingebirges zu schaffen, anwendungsgerecht aufzubereiten und durch Schulung der betreffenden Mitarbeiter die praxisnahe Anwendung auf Dauer (also auch über den Projektzeitraum hinaus) sicherzustellen. 26

27 Einführung aktuelle Forschungen Projektinhalt - Leistungsverzeichnis Simultane Datenaufzeichnung mit Laserscanner und Digitalkamera ca. 800 km2 1 Messungspunkt/ m2 Farbinfrarot, optional Echtfarben (RGB) Genauigkeit ALS ±0.15m (Höhe), ±0.3m (Lage) Genauigkeiten Bilddaten ±0.5m (Lage) Weiterverarbeitung True- Orthophoto (0.5m) Digitale Geländemodelle Qualitätsnachweis 27

28 Einführung aktuelle Forschungen Amt der OÖ Landesregierung Height control points Laser scanner points Patch area Patch centre Projektinhalt: Datenerhebung Toposys GmbH: Falcon II 16 Flüge an 11 Tagen bis Flughöhe ca. 1100m über Grund Streifenweise Lasermessungen: 284 Datenstreifen Streifenbreite ca. 300m RGB and CIR True- Orthophoto Mosaik Navigationsaufzeichnungen (IMU) ca. 220 GB Binärdaten I.P.F TUW Kager

29 Einführung aktuelle Forschungen Projektinhalt: Datenprozessierung Gebäude Wald Sandsteine 29

30 Einführung aktuelle Forschungen Projektinhalt: Datenprozessierung Rohdaten (ungefiltert) Gebäude Sandstein (Variante 1) Sandstein (Variante 2) Kombination (Gebäude und Sandstein) 30

31 Einführung aktuelle Forschungen Projekttitel Ergänzende EROSION-3D Modellierung der Reinhardtsdorfer Ebenheit oberhalb der Gemeinde Krippen Auftraggeber Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, 2005 Auftragnehmer Geognostics, Berlin 31

32 Einführung aktuelle Forschungen Kombination von Satellitenbild (IKONOS) und hochauflösendem DHM 32

33 TransEcoNet 33

34 TransEcoNet 34