Luftbildanalyse und Fernerkundung

Transkript

1 Luftbildanalyse und Fernerkundung 12. Einheit 20. Jänner Folien zur Vorlesung unter Prüfungstermin: 27. Jänner 2004, 14 Uhr pünktlich, Hörsaal 4C + 2. Prüfungstermin voraussichtlich Anfang März + 3. Prüfungstermin nach Bedarf Ende März/Anfang April genaue Termine auf der hp bzw. Aushang + Programmabgabe bis spätestens zum 2. Prüfungstermin!!! bei Hr. Slawik oder bei mir Programm Anfertigung eines kurzen Programmes (ca. 5 Seiten), wo eine eigenständige Bearbeitung und Analyse eines Luft- oder Satellitenbildes bzw. Orthofotos oder einer fachspezifischen (physiogeographischen) Fragestellung durchgeführt wird. z.b. + Morphologische Analyse des Gebietes um den Hochschober (3.240 m) auf Grundlage eines Farborthofotos im Maßstab 1: Die Sierra Nevada im großmaßstäbigen Orthofoto und in einer großmaßstäbigen topographischen Karte ein Vergleich + Vulkanisch geprägte Landoberflächen im Luft- u. Satellitenbild + Das aktuelle globale Wettergeschehen im Vergleich 2er Wettersensoren + Die Hohen Tauern - dargestellt und analysiert auf Basis von Landsat ETM+ 1

2 Vorgehensweise: + eigenständige Suche von passenden Luft-, Satellitenbildern bzw. Orthofotos Suchen & Finden ist wesentlicher Teil der Aufgabenstellung Internet, linkliste auf hp,... + Analyse / Beschreibung des betreffenden Fernerkundungsproduktes Ausschnitt, Lage, innerer u. äußere Orientierung, Quelle, Maßstab, Datum der Aufnahme, Sensor,... Zuziehung weiterer ergänzender Unterlagen über das Gebiet / die Fragestellung (topogr., geol. Karten, Literatur,...) fachliche Analyse (morphologische Beschreibung,...) + achten Sie auf geographische, fachliche Formulierungen + Luftbild, Karten,... sind Teil des Programmes + keine Romane... Richtwert: fünf A4-Seiten + Abgabe als Hardcopy (analog) ergänzend als softcopy (digital) möglich Beurteilung: 75 % Prüfung 25 % Programm + beides muss positiv sein + mit dem Programm können Sie das Ergebnis der Prüfung um einen Grad verbessern bzw. verschlechtern + Anwesenheit, erledigte Aufgaben,... als Voraussetzung für positive Beurteilung 2

3 Kurz- Zusammenfassung der Lehrveranstaltung Luft- und Satellitenbilder sind wertvolle Grundlagen für den Geographen, um einen Überblick über sein Forschungsobjekt - die Erde - zu gewinnen. Jeder Geograph sollte daher mit den wesentlichen Grundzügen sowie mit Beispielen aus der Welt der Luft- und Satellitenbilder vertraut sein. Was ist Luftbildanalyse und Fernerkundung? Die menschliche Umwelt unterliegt ständiger Veränderung. Naturgegebene Veränderungen... z. B. + fließendes Wasser + Wetter + Vegetation nach Jahreszeiten,... Vielzahl menschlicher Aktivitäten, die + Wasserflächen, + Landoberfläche u. + Atmosphäre beeinflussen. 3

4 Für Beobachtung, Planung, Monitoring, etc. sind Informationen über den physikalischen Zustand der Umwelt notwendig. Fernerkundung ist ein indirektes Beobachtungsverfahren. Sie liefert Informationen über Gegenstände, ohne dass diese unmittelbar berührt werden müssen. Im engeren Sinne versteht man unter Fernerkundung Verfahren, die... 1) zur Gewinnung von Informationen die elektromagnetische Strahlung benutzen, die von einem beobachteten Objekt abgestrahlt wird, 2) die Empfangseinrichtungen für diese Strahlung in Luftfahrzeugen (idr Flugzeuge) oder Raumfahrzeugen (idr Satelliten) mitführen 3) zur Beobachung der Erdoberfläche mit allen darauf befindlichen Objekten, der Meeresoberfläche oder der Atmosphäre dienen 4

5 Unter den Verfahren der Fernerkundung sind jene besonders wichtig, die zu eine bildhaften Widergabe der Erdoberfläche führen. Jedes abbildende Fernerkundungssystem besteht aus 3 Teilen: aus: Albertz, 2001 Historische Entwicklung Ältestes erhaltenes Luftbild Boston - aus einem Ballon in Fuss Höhe am 13. Oktober 1860, James Wallace Black G.F.Tournachon, französ. Fotograf 5

6 Vorzüge und Problematiken bei Luft- u. Satellitenbildern 6

7 Einteilung von Fernerkundungssensoren: nach der Quelle der empfangenen Strahlung + passive und + aktive Systeme E = Empfänger od, Sensor, S = Sender Strahlungsfluss bei aktiven & passiven FES Das elektromagnetische Spektrum = Gesamtheit der Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung 7

8 Reflexionsvermögen von verschiedenen Bodenbedeckungsarten im Bereich von 0,4 µm bis 2,6 µm und die schematische Lage der reflektiven Landsat-TM Kanäle Alaska, Ikonos, IR-Falschfarben, 4-3-2, Kartierung vitaler Vegetation 8

9 Beispiele von Orthofotos im Internet 9

10 text 10

11 Geometrie von Luft- und Satellitenbildern Zentralprojektion des Geländes in die Bezugsebene eines Luftbildes senkrechte Parallelprojektion des Geländes in die Karte 11

12 text Entzerrung Luftbild Orthofoto 12

13 Stereoskopisches Sehen Hilfsmittel zum künstl. stereoskopischen Sehen 13

14 Anaglyphen Bei den Anaglyphenbildern (= ist ein spezielles Stereogramm = eine Abbildung, bei der bei entsprechender Betrachtung eine räumliche Tiefenwirkung sichtbar wird) werden die beiden stereoskopischen Halbbilder übereinander gedruckt, wobei beide Halbbilder in Komplementärfarben eingefärbt werden. Mit einer entsprechend gefärbten Brille, wird für jedes Auge das richtige Halbbild herausgefiltert. Meist werden die Farben Rot und Blau bzw. Rot und Grün verwendet. Anaglyphenbild Niedere Tauern N 14

15 Auflösungen von Fernerkundungsdaten A) Geometrischer Auflösung (räumlicher Auflösung) B) Spektraler Auflösung C) Radiometrischer Auflösung D) Zeitlicher Auflösung Repetitionsrate und Bodenauflösung 15

16 Aufnahmesysteme + Foto + Scanner + Radar Farb-IR (falschfarben) Farb-Echtfarben 16

17 Schematische Darstellung der Aufnahmemöglichkeiten des SPOT-Satelliten Schematische Darstellung der Radaraufnahme eines SLAR (Side-Looking-Airborne-Radar ) Die durch Aussendung einer einzelnen Wellenfront und den Empfang der reflektierten Signalfolge entstehende Bildzeile ist als Grauwertprofil dargestellt. 17

18 Daten zu ausgewählen Satelliten Wettersatelliten dienen dazu, atmosphärische Bedingungen zu messen, wohingegen Erderkundungssatelliten zur Kartierung der Erdoberfläche eingesetzt werden. Ein grundlegender Unterschied zwischen Wetter- und Erderkundungssatelliten besteht darin, dass Wettersatelliten häufige Aufnahmen großer Bereiche machen, wohingegen Erderkundungssatelliten hochauflösende Aufnahmen in einer Vielzahl von Spektren produzieren. Aufgrund der notwendigen hohen Auflösung ist die Abtastung kleinerer Bereiche erforderlich, was zu einer Einschränkung der abgedeckten Bereiche führt. Das wiederum bedeutet, dass mehrere Tage erforderlich sind, um die gesamte Erdoberfläche abzutasten. 18

19 Überblick zu Luft- und Satellitenbildern + Arten von Luft- & Satellitenbilden + Möglichkeiten der Bildverarbeitung Kontrastverbesserungen, Interpolation, Filter, Entzerrung, Farbkodierungen, Ratiobildungen (arithm. Operationen), Kombinationen,... + Bezugsquellen + Kosten GOES, IR 19

20 GOES, VIS Orthofoto & topographische Karte im Vergleich 20

21 Vergleich Luft- oder Satellitenbild / Topographische Karte - Zusammenfassung Vergleich Luft- oder Satellitenbild / Topographische Karte - Zusammenfassung 21

22 text 2 m Bodenauflösung, Orthofoto, farb text entsprechende topogr. Karte Feuchtgebiet 22

23 Ablauf einer Luftbildinterpretation Arbeitsgänge einer Bildinterpretation 23

24 vom Allgemeinen zum Speziellen Wahrnehmung von Formen 24

25 Strukturen (Bsp. Entwässerungen) vgl. Interpretationsschlüssel Anwendung von Luft- und Satellitenbildern + Geomorphologie u. Geologie + Agrar u. Forst + Vegetation u. Landnutzung + Siedlungen u. Raumplanung + Ökologie u. Naturschutz + Meteorologie u. Klimaforschung + Archäologie + Tiergeographie + Gewässerkunde u. Ozeanographie + Kartographie, Planungsgrundlage + Monitoring (Hazards, Gletscher, ) 25

26 Interpretationsschlüssel für Baumarten Lawinen 26

27 Aralsee Bandkombinationen - Landsat Für die Unterschiedlichen Zielsetzungen werden die verschiedenen Graustufenbilder der einzelnen Spektralkanäle einer Aufnahmefläche zu einem 3 farbigen RGB-Bild zusammen gefügt. Zusammenfassung der gebräuchlisten Kanal-Kombinationen bei Landsat: R G B Interpretations Anwendung natürlichen Reihenfolge = Echtfarbendarstellung CIR-Falschfarbenbild Vegetation & Landnutzung Vegetation & Landnutzung Geologie Geologie Geomorphologie pseudo-natürliche Kombination 27

28 Landsat ETM+ Daten von Europa + Auswahl einer Szene + multispektral (25m), panchromatisch (12,5 m) + Registrierung + Login Analyse mit Erdas ViewFinder, multispektral (25 m) + Daten öffnen + Bandkombinationen wählen (Tools - Arange Layers rechte Maustaste Band Combinations) + Messen etc. möglich 28

29 Luftbild Niedere Tauern ÖK 50 Niedere Tauern 29

30 Glazialer Formenschatz Detailformen Moränenbogen schließt gr. See ab, Endmoräne, Überlaufdurchbruch Blockgletscher Fließstrukturen & Toteiskessel im Schuttstrom Interpretation: ca m NN, E tiefste Lage aktiver Blockgletscher in den Ostalpen m NN also tote Blockgletscher; bewachsene Zungenenden & Fließwülste; hervorgegangen aus einem jüngeren spätglaz. Gletscher, der sehr stark mit Schutt bedeckt war; Gletschereis heute völlig ausgeschmolzen, Toteiskessel, alte Fließsturukturen Vegetat. Rundhöckerfluren? Blockgletscher Moränenbogen Blockgletscher Rundhöckerfluren? abgeschliff. Relief, Schichtrippen N Legende 30

31 text Danke für Ihr Interesse! 31