Vorlesung für geographischen Studiengänge Modul MNF-Geogr. 14 Prof. Dr. Natascha Oppelt Arbeitsgruppe Fernerkundung & Umweltmodellierung Geographisches Institut Christian-Albrechts-Universität zu Kiel oppelt@geographie.uni-kiel.de
Was soll vermittelt werden? die wesentlichen physikalischen und methodischen Grundlagen der Fernerkundung und deren Nutzungspotential für geographisches Arbeiten Lernziel 1: Verständnis für die physikalischen Prinzipien der Fernerkundung (Physik der Fernerkundung) Lernziel 2: Verständnis für die Methoden und Möglichkeiten zur Ableitung von Informationen aus Bilddaten (Digitale Bildverarbeitung) Lernziel 3: Befähigung zur Interpretation räumlicher Zusammenhänge und Prozesse anhand von Fernerkundungsdaten (Bildauswertung)
Was kommt dran? Einführung (Literatur, Definitionen, Begriffe, Aufgaben, Beispiele, Geschichte) Physikalische Grundlagen (Elektromagnetische Wellen, Strahlung, Messung, Atmosphäre, Objekteigenschaften) Fernerkundungssysteme und Raum-Zeit-Skalen (Optik, Mikrowelle, Laser: spektrale, räumliche und zeitliche Auflösung) Informationsgewinnung (Allgemeine Methoden, Klassifikationen, Korrekturverfahren, Fehler) Nutzungsbeispiele (Meteorologie, Hydrologie, Landwirtschaft, Risiko- und Katastrophenmanagement)
Inhalte der Vorlesung Die Vorlesung besteht aus 12 Einheiten 1. Organisatorisches und Geschichte (28.10.) 2. Grundlagen und Elektromagnetische Strahlung I (04.11.) 3. Elektromagnetische Strahlung II Interaktionen (11.11.) 4. Farbsysteme und Objekterkennung (18.11.) 5. Spektrales Verhalten natürlicher Oberflächen (R6) (23.11.) 6. Passive Aufnahmesysteme I (02.12.) 7. Passive Aufnahmesysteme II Geo- und Radiometrie (09.12.) 8. Weiterverarbeitung von Bildmaterial Indices (16.12.10) 9. Weiterverarbeitung von Bildmaterial Klassifikation (13.01.11) 10. Hyperspektrale und thermale Fernerkundung (20.01.) 11. Radarfernerkundung (27.01.) 12. Aktuelle Sensoren und Systeme (03.02.) Hermann- Rodewald-Str
Wie ist das mit den Übungen? Die Übung besteht aus 10 Teilübungen in das Programm (28.10. - 11.11.10) 2. Bildstatistik (04.11. - 18.11.10) 3. Bildverbesserung und Kanalanalyse (11.11. - 25.11.10) 4. Reflexionsverhalten (18.11. - 2.12.10) 5. Geokodierung, Auflösung, IFOV, Drehwinkel (2.12. - 16.12.10) 6. Berechnung von Indizes (9.12. - 22.12.10) 7. Bildklassifikation (16.12.10-20.1.11) 8. Maskenerstellung und Thermalanalyse (13.1. - 27.1.11) 9. Change Detection (20.1. - 3.2.11) 10.Radarfernerkundung (27.1. - 3.2.11)
Meilensteine 1839 Beginn der Photographie 1850 Photographie von Ballons aus (G. Tornachon Nadar ) bis 1900 Drachen, Tauben, Raketen Photographie von Flugdrachen aus (Arthur Batut) Tauben als Sensorträger (Bavarian Pigeon Fleet) Raketen als Sensorträger (Alfred Maul, Höhe 600m) Prof. N. Oppelt WS 2009/10 George R. Lawrence (1869 1938)
Meilensteine ab 1900 Luftbilder vom Flugzeug 1908 Erste Bilder von W. Wright (LeMans (F)) New York, in den 1910ern (Quelle: usgs rs-history) Militärische Aufklärung im 1. und 2. Weltkrieg 1916 Thermalaufnahmen ermöglichen Detektion von Flugzeugen Prof. N. Oppelt WS 2009/10 1940 US and UK arbeiten mit RADAR zur Detektion von Flugzeugen und Schiffen 1954 Geburt des SAR-und SLAR-Konzeptes
Meilensteine 1957 erste Satellitenaufnahmen Beginn des Space Race zwischen USA und UDSSR 1960 erste Wettersatelliten (NIMBUS-1, TIROS-1) Prof. N. Oppelt WS 2009/10 Launch of Sputnik-1 am 4.10.57 von der UDSSR (83kg, Radio und 1 Kamera) (Quelle: nasa rs tutorial)
Meilensteine 1968 erste multispektrale Aufnahme (Apollo-9) grün rot Prof. N. Oppelt WS 2009/10 NIR Falschfarbenkomposit (Aufnahmen von 3 Hasselblad-Kameras aus der Umgebung von San Diego (Kalifornien, US), Astronauten machten Aufnahmen (Quelle:nasa rs tutorial)
Meilensteine 1973 erste operationelle multispektrale Aufnahme (Skylab) 1972 Beginn des ERST (Earth Resources Technology) Satellite Programme (USA) 1975 ERST umbenannt in Landsat (MSS, TM, ETM) 1977 Start des europäischen Wettersatelliten Meteosat-1 1978 Start von SEASAT mit RADAR als Hauptsensor (RADAR erstmals nicht als militärische Anwendung!) Prof. N. Oppelt WS 2009/10 1982 Erstes operationelles, flugzeuggetragenes Abbildende Spektrometer (AIS, CAN; Übergang zu hyperspektralen Sensoren) 2001 Erstes satellitengestütztes Abbildende Spektrometer (CHRIS auf Proba, ESA)
Meilensteine Prof. N. Oppelt WS 2009/10
Fernerkundung heute heute mehr als 100 zivile Fernerkundungssysteme Drei Gruppen von satellitengestützten Fernerkundungssystemen: v.a. Landbeobachtung Landsat (USA seit 1972); SPOT (F seit 1986); Radarsat (Ca 1995); ERS (ESA 2001); IKONOS (USA 1999);Terra (USA 2000); PROBA/CHRIS (ESA 2001); Quickbird (USA 2001), ENVISAT/ MODIS (ESA 2002); ALOS (Japan 2003), TerraSAR (2007)... v.a. meteorologische Beobachtungen NOAA (USA seit 1976); GMS (Japan 1977); Meteosat Serie (ESA seit 1978); MOS (Japan 1987); TRMM (USA/Japan 1997); Aqua (USA 2002); MetOp (ESA 2006)... v.a. ozeanische Anwendungen SEASAT (USA 1978); Nimbus 7 (USA 1978); Topex-Poseidon (USA 1992); SeaWiFS (USA 1997); Cryosat (ESA 2006), ENVISAT/ MERIS...
Wie ist das mit den Übungen? Das gilt für alle: Die Übung wird webbasiert durchgeführt Die Übung kann als Einzelperson oder in Kleingruppen durchgeführt werden Alles geht los auf der Homepage der AgFe www.fernerkundung.uni-kiel.de unter dem Top Lehre Jeder/jede Gruppe bekommt ein Zugangsnamen, z.b. Gruppe101 Es gibt ein allgemeines erstes Passwort pw123 Beim ersten Anmelden bitte Gruppenpasswort ändern! Freischaltung der Wochenübungen immer Donnerstag 0 Uhr Abschalten der Eingabemöglichkeiten immer mittwochs 23:59 Uhr
Wie bekommt man den Schein? Minimumbedingung: Bestehen von 80% (= 8 Teilübungen) der Übung Zulassung zur Klausur Optimumbedingung: Bestehen der Übung mit der Gesamtnote von mind. 2.3 (gut) Gutschrift bei Klausur von 10% der Punktzahl Bestehen der Klausur (Ergebnis mind. ausreichend = 50% und mehr) Zugriff auf Auswahl von Folien hat jede Gruppe im Downloadbereich auf der Übungsseite Wenn es Probleme und Fragen zu den Übungsaufgaben gibt, und nur dann und dazu gibt es die Übungs-Sprechstunden Dienstag 8-10 Uhr c.t. (CIP) Donnerstag 16-18 Uhr c.t. (CIP)
Wie ist das mit den Übungen? 1-Fach Bachelor: Kombination Vorlesung plus Übung Eintragen mit Namen in die Übung Durch Bestehen der Übung sind Sie zur Klausur zugelassen Sie bestehen die Übung und erhalten einen benoteten Leistungsnachweis für das Modul Methoden der Fernerkundung (3. Sem) Sie bekommen für das Modul 7 LP 7 x 30 Zeitstunden Arbeitsaufwand = 210 Zeitstunden 12 Vorlesungen a 1.5 Zeitstunden = 18 Zeitstunden Viel Zeit für die Übung bzw. zur Vorbereitung zur Klausur!!
Wie ist das mit den Übungen? 2-Fach Bachelor: Kombination Vorlesung plus Übung Eintragen mit Namen in Übung Durch Bestehen der Übung sind Sie zur Klausur zugelassen Sie bestehen die Klausur und bekommen einen benoteten Leistungsnachweis für die Vorlesung (5. Sem) und einen benoteten Leistungsnachweis für die Übung GIS und Fernerkundung im Unterricht (6. Sem) Sie bekommen für das Modul 7 LP 7 x 30 Zeitstunden Arbeitsaufwand = 210 Zeitstunden 12 Vorlesungen a 1.5 Zeitstunden = 18 Zeitstunden Viel Zeit für die Übung bzw. zur Vorbereitung zur Klausur!!
Wie ist das mit den Übungen? Handelslehrer: Kombination Vorlesung plus Übung Eintragen mit Namen in Übung Sie bestehen die Übung Sie bekommen einen benoteten Leistungsnachweis für die
Was müssen Sie bis nächsten Donnerstag tun? Jeder braucht einen stngg-account (Jörn Fleischmann) Einloggen und Passwort ändern Jedes Gruppenmitglied: Namen, Studiengang, Matrikelnummer, stngg-nummer und Email Adresse eintragen Heute wird die erste Wochenübung freigeschaltet FAQs durchlesen Wenn gewünscht Vorlesungs-Foliensatz downloaden
Literaturvorschläge I Albertz, J.: Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbilden eine Einführung in die Fernerkundung. Wiss. Buchgemeinschaft, 1991. Campbell, J.B.: Introduction to Remote Sensing. 4th Edition, Taylor and Francis, 2006. Elachi, C. and Zyl, J.: Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing. 2nd Edition, Wiley, 2006. Haberäcker, P.: Digitale Bildverarbeitung. Hanser Verlag, 2002. Hildebrandt, G.: Fernerkundung und Luftbildmessung für Forstwirtschaft, Vegetationskartierung und Landschaftsökologie. Wichmann, 1996 Jansen, J.R.: Introductory Digital Image Processing: a Remote Sensing Perspective, 3nd Edition, Wiley, 2000. Kraus, K.; Schneider, W.: Fernerkundung. Band 2: Auswertung photographischer und digitaler Bilder. Dümmler Verlag, 1988 Lillesand, T.K. and Kiefer, R.W.: Remote Sensing and Image Interpretation. Wiley, 2007 Mather, P.M.: Computer Processing of Remotely Sensed Images. 3rd Edition, Wiley, 2004 Richard, J.A. and Xiuping, J.: Remote Sensing Digital Image Analysis. Springer, 2006 Schowengerdt, R.A. : Remote Sensing Models and Methods for Image Processing. Academic Press, 2006.
Literaturvorschläge II Zeitschriften, z.b. Remote Sensing of Environment International Journal of Remote Sensing Canadian Journal of Remote Sensing IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Zeitschrift für Photogrammetrie und Fernerkundung Internet, z.b. Seiten von Raumfahrtbehörden wie www.nasa.gov, www.esa.int Space Daily www.spacedaily.com JPL www.jpl.nasa.gov DLR www.dlr.de
Literaturvorschläge III Nützliche Software - ERDAS: http://www.gi.leica-geosystems.com/products/imagine/ - IDRISI: http://www.clarklabs.org/ - ENVI: http://www.creaso.com/ - PCI: http://www.pcigeomatics.com/ - BEAM: http://www.brockmann-consult.de - LeoWorks: http://www.eduspace.esa.int und als Spielzeug : - Google Earth