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Ein Blick aus der Ferne - Fernerkundung

Grundlagen oder Was ist Fernerkundung?

Am Anfang steht die DIN-Norm (Din 18716: 1997-07):

"Fernerkundung ist die Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche durch Messung und Interpretation der von ihr ausgehenden (Energie-)Felder. Als Informationsträger dient dabei die von der Erde reflektierte oder emittierte elektromagnetische Strahlung."

Darstellung der elektromagnetischen Strahlung: je kürzer die Strahlungswellen sind, desto mehr Energie beinhalten sie

Im engeren Sinne meint Fernerkundung alle bildgebenden Verfahren, die aus mehreren hundert Metern Entfernung Erdoberfläche mit Hilfe der von der Oberfläche zurückgeworfenen oder ausgesandten Strahlung (Wellen) aufzeichnen und die Interpretation dieser gewonnenen Daten.

Mt. St.Helens 2004 in natürlichen Farben (mit Rauchfahne),
dass Lava austritt, ist nicht zu erahnen, allerdings ist der schneebedeckte Krater sehr deutlich erkennbar.

Geht man näher an ein Objekt heran, ist dies übrigens photographische Nahbereichserkundung.

Achtung oder Was gut zu wissen ist!

Selbst bei einfachen Auswertungsaufgaben sollte man ein paar mögliche Schwierigkeiten stets im Blick behalten:

• Der Sonnenstand: Lichteinfall und Jahreszeit
  Bsp.: flacher Lichteinfall
• Bildverzerrungen: etwa bei nicht senkrecht aufgenommenen Fotos
  
• Farbabweichungen: z.B. durch Schattenwurf von Wolken, Sonnenstand,...
  
• nicht sichtbare Bereiche (Wolken)
  

Bei Falschfarbenbildern, die dadurch entstehen, dass man bestimmte Strahlungsbereiche (z.B. Wärme / thermales Infrarot) einer Bildfarbe (hier meist Rot) zuordnet, darf natürlich keine natürliche Bildfärbung erwartet werden. Hier stehen die besonderen Informationen im Vordergrund, die mit dem betrachteten Strahlungsbereich zusammenhängen (hier: Wärmeabstrahlung der Oberfläche).

Reines Wärmebild des Mt.St.Helens 2004,
sehr gut ist die weiße Hitzequelle im Krater zu sehen, der Krater selbst aber bestenfalls schemenhaft
(wenn man nicht weiß, was zu sehen ist, wird man wohl nichts sinnvolles erkennen)

 
Hier wurden sichtbares Licht und thermales Infrarot gemischt: der Krater ist gut sichtbar, die schneebedeckten (kalten) Kraterwände strahlen blau, ebenso die beim Aufsteigen abgekühlte Rauchfahne. Hellrot bis weiß sind die wärmsten Stellen in der Caldera des Mt. St.Helens zu sehen, wo ein neuer Vulkandom wächst. Dort tritt Lava aus.

Vorgehen oder Was muss ich machen?

Satbilder auswerten

Satellitenbilder lesen und auswerten

Was sind eigentlich Satellitenbilder?
Im Gegensatz zu Karten verallgemeinern Satellitenbilder nicht. Sie verschaffen zwar einen Überblick, generalisieren aber nur in dem Maß, in dem ihre Auflösung beschränkt ist.
D.h., jedes Pixel eines Satellitenbildes bildet einen Ausschnitt der Erdoberfläche ab. Je nach "Auflösung" des verwendeten Sensors, also der Kamera, bildet ein Pixel unterschiedliche quadratische Flächen ab:

Für eine Überblick über einen Raum genügt oft eine Auflösung von 1km!

Der Unterschied zwischen Karte und Satellitenbild ist also, dass man ein Satellitenbild bis zu den Grenzen seiner Auflösung vergrößern, sozusagen hineinzoomen kann, eine Karte aber keine neuen Details bietet, wenn sie vergößert wird.

Satellitenbilder in natürlich gehaltenen Farben sind nichts anderes als (meist) senkrechte Bilder eines bestimmten Raumes. Daneben gibt es auch Satellitenbilder, die für den Menschen nicht sichtbares Licht farbig darstellen, zum Beispiel Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung). Aus ihnen lassen sich bestimmte wissenschaftliche Erkenntnisse ziehen. So wird im nahen Infrarot die Aktivität pflanzlicher Zellen sichtbar.
Für ein Beispiel -> hier klicken!

Eine kurze Auswertung von Echtfarben-Satellitenbildern:

1. Raumeinordnung: wie groß ist der sichtbare Bildausschnitt, ist eigentlich Norden oben, welchen Maßstab hat er,... Über die Lokalisation auf einer Karte sind alle Fragen beantwortbar.
   Anmerkung: Ist dies nicht möglich (keine Anhaltspunkte wie Gebirge, Flüsse oder Küsten), dann kann Schritt 2 vorgezogen und Schritt 1 danach wiederholt werden.
   
2. Gleichartiges und Verschiedenartiges gliedern: große Strukturen sollten erkannt und gleichfarbige Bereiche abgegrenzt werden, sie können als Orientierungspunkte dienen und bieten gleichzeitig Hinweise auf ähnliche Oberflächenbeschaffenheit oder ähnliche Vegetation.
   - zuerst linienförmige Strukturen erkennen (Flüsse, Kanäle, Straßen, Bahnlinien, Flughäfen,...)
   - dann flächige Strukturen (Farbflächen, Wechsel zwischen Farben,...)
   
3. Beschreibung: in Stichpunkten können die Ergebnisse sortiert festgehalten werden, eine Skizze der erkannten Formen kann hilfreich sein (z.B. per Folie von dem Bild abzeichnen).
   
4. Das Satellitenbild erzählen lassen: das Nebeneinander von verschiedenen Strukturen und Formen kann zu Vermutungen über die tasächlich sichtbaren Gegebenheiten oder zum Ausschluss einer Vermutung führen.
   
5. Auswertung/Interpretation: im Vergleich mit weiteren Hintergrundinformationen (Karte, Fotos aus der Region, Reisebeschreibung,...) kann die Richtigkeit der Vermutungen getestet werden.
   
6. Geschichten finden: Welche Geschichten könnten in dieser Landschaft spielen, welche haben hier wohl stattgefunden (Phantasie oder Recherche). Erzählen!
   

Beispielauswertung:

(dünne schwarze Linien stellen eingezeichnete Landesgrenzen dar!)
http://earthobservatory.nasa.gov

•die Auswertung könnte noch weiter fortgeführt werden, ist also nicht wirklich "vollständig"

Anleitung zum Ausdrucken: -> Satellitenbilder auswerten - Druckversion

Wärme im Satellitenbild

1.Schritt: Vergleich des Wärmesatellitenbildes mit einem Umgebungsluftbild, um sich zu orientieren

2.Schritt: Erkennen von warmen bzw. kalten Stellen auf dem Satellitenbild: Warme Stellen lassen sich auf dem Satellitenbild durch helle Töne, kalte Stellen durch dunkel Töne erkennen. Zum Beispiel erkennt man sehr gut den Wald als großen dunklen Fleck. Auch Parks sowie alle Arten von Grünfläche tretten auf dem Wärmebild dunkler auf. Besonders warme Stellen lassen jedoch nicht so einfach zuordnen, da sie meistens nicht "offensichtlich" warm sind. Die hier sichtbaren warmen Punkte sind z.B. die Kunstrasen-Sportplätze vom FC Bayern und vom TSV 1860. Wie man leicht mit dem Luftbild (unten) vergleichen kann stimmt auch die Form der hellen Flecken mit den Kunstrasenplätzen überein. Das Material aus dem der Kunstrasen besteht erhitzt sich vorallem in der Sonne und strahl diese Wärme auch wieder aus. Im Sommer kann er sogar so heiß sein, dass man ohne Schuhe kaum darauf laufen kann.

Kunstrasen

Auch auffällig als warme Stelle ist ein Tennisplatz direkt am Waldrand. Hier wo es normalerweiße durch die Lage des Waldes kühler sein muss, ist dieser heiße Fleck durchaus ungwöhnlich. Der rote Sand auf dem Tennisplatz erwärmt sich in der Sonne.

Eine weitere warme Stelle ist eine große Lagerhalle, deren Dach sich aus "Glaspyramiden" zusammensetzt. Hier strahlt die Sonne auf die Glaspyramiden und erwärmt die Luft in diesen, allerdings kann die Wärme, wie beim Treibhauseffekt, nicht nach außen abweichen und staut sich.

Abschließend soll noch eine Zusammenfassung unserer Ergebnisse und warum diese Ergebnisse zustande gekommen sind gemacht werden. Wir haben in unserem Messgebiet die warmen und kalten Stellen untersucht und festgestellt, dass die betreffenden Stellen nicht von sich aus Wärme abstrahlen, sondern alle von der Sonne selber aufgeheitzt werden. Dies liegt unteranderem da dran, dass unser Messgebiet an einem Waldrand und nicht direkt im Zentrum der Stadt liegt, wo man wesentlich mehr Wärmequellen findet. Der Wald kühlt seine unmittelbare Umgebung ab und deswegen ist die Umgebung um den Wald auch meistens kühler als die übrige (auch auf dem Satellitenbild zu sehen). Zum anderen liegt die untersuchte Zone, nicht in einem Industriegebiet, das durch seine Fabriken eine große Wärmequelle sein würde. Zu sehen, dass in der Innenstadt viel mehr Wärmequellen zu finden sind zeigt auch das obrige Satbild. Man sieht deutlich, dass links der Isar (dunkle Linie mitten durchs Bild) deutlich hellere Stellen vorherrschen als rechts, also ungefähr in unserem Messbereich. Noch interessanter zu analysieren wäre ein Satellitenbild des gleichen Messbereichs nur im Winter gewesen. Da dann die Sonne nicht so stark die Sportplätze erwärmen würde und die "richtigen" Wärmequellen wie Heizungen (in großen Wohngebieten) wahrscheinlich als helle Stellen besser zu erkennen gewesen wären. Ingesamt war es aber schon spannend und interresant die verschieden Wärmequellen zu erkennen und zu untersuchen.

Afrika aus dem Weltraum

{phocamaps view=map|id=59}

Es ist möglich in die Karte hinein zu zoomen (auch per Mausrad), die Markierungen anzuklicken, um weitere Infos und Bilder zu den ausgewählten Stellen zu erhalten.
Die Karte kann auch verschoben und in eine beschriftete Karte oder eine Hybridkarte mit Beschriftungen auf dem Satellitenbild verwandelt werden.

Oberflächen- formen, Natur,...

Gewässer, ...

Thema: Wüste

Siedlungen, Infrastruktur

Landwirt- schaft,...

Bergbau, Industrie

Umwelt- probleme

Ganz Afrika aus dem Weltraum finden Sie hier: -> Afrika aus dem Weltraum I

Fernerkundung mit PixelGis

Pixelgis Einführung

Pixelgis nennt man die Software zur Bearbeitung multispektraler Daten.

Die Autoren sind K.-F. Duttke aus Herborn der sich die Software zur Aufgabe nahm und R. Roseeu dessen Ziel es war die Webtools einzurichten.

Die Nutzung des Programms im Schulbereich dient vor allem der Bearbeitung des Themas Fernerkundung im Geographieunterricht (konzipiert für die ganze Sekundarstufe).

Durch Pixelgis wird dem Schüler bewusst wie weit gefächert bereits das heutige Möglichkeitsspektrum in der globalen, regionalen so wie auch lokalen Umweltbeobachtung ist.

Das Einbeziehen der Pixelgisarbeit in den Unterricht hilft den Schülern sich durch die bildhafte und allgemein beliebte Computerarbeit effektiver mit dem vorzunehmenden Themenbereich auseinandersetzen.

Um zu den Beschreibungen und Erklärungen des Westparks und des Englischen Gartens mit Hilfe der einzelnen Kanäle zu gelangen, einfach das entsprechende Bild anklicken und schlauer werden....

Es handelt sich bei den folgenden 5 Satelitenbildern um Bilder der verschiedenen sogenannten Kompositen oder auch Kanälen. Um sich einmal ein Bild zu machen wie die Arbeit mit Pixelgis funktioniert sind verschiedene Bereiche einer ländlichen Gegend außerhalb Münchens eingekreist und unterhalb ist noch eine Liste zu sehen, die die an den makieren Stellen befindlichen Vorkomnisse beschreibt.

Komposit RGB=(321) Echtfarbenbild

< Klick

Komposit RGB=(341) Hervorhebung der Vegetation im Echtfarbenbild

< Klick

Komposit RGB=(543) Vegetation wird hier grün hervorgehoben

< Klick

Komposit RGB=(432) (Infrarotfilme) Alle Pflanzen erscheinen rot

< Klick

Komposit RGB = (621)

< Klick

(roter Kreis = Sportplatz; Blauer Kreis= See)

Komposit RGB = (547) < Klick(leider kein Bild vorhanden)

Es erfordert sehr viel Geduld, Recherchearbeit und Genauigkeit um ein gutes Ergebnis zu erzielen;

Quellen:

• Pixel-GIS-Hilfe online
• www.satgeo.de
• www.umweltspione.de
• www.satgeo.zum.de
• J. Albertz: Einführung in die Fernerkundung. Darmstadt 2007.

Von Tamy Marmorstein, Anna Bechler, und Laura Vavra

Fernerkundung mit PixelGis

Pixelgis Einführung

Pixelgis nennt man die Software zur Bearbeitung multispektraler Daten.

Die Autoren sind K.-F. Duttke aus Herborn der sich die Software zur Aufgabe nahm und R. Roseeu dessen Ziel es war die Webtools einzurichten.

Die Nutzung des Programms im Schulbereich dient vor allem der Bearbeitung des Themas Fernerkundung im Geographieunterricht (konzipiert für die ganze Sekundarstufe).

Durch Pixelgis wird dem Schüler bewusst wie weit gefächert bereits das heutige Möglichkeitsspektrum in der globalen, regionalen so wie auch lokalen Umweltbeobachtung ist.

Das Einbeziehen der Pixelgisarbeit in den Unterricht hilft den Schülern sich durch die bildhafte und allgemein beliebte Computerarbeit effektiver mit dem vorzunehmenden Themenbereich auseinandersetzen.

Um zu den Beschreibungen und Erklärungen des Westparks und des Englischen Gartens mit Hilfe der einzelnen Kanäle zu gelangen, einfach das entsprechende Bild anklicken und schlauer werden....

Es handelt sich bei den folgenden 5 Satelitenbildern um Bilder der verschiedenen sogenannten Kompositen oder auch Kanälen. Um sich einmal ein Bild zu machen wie die Arbeit mit Pixelgis funktioniert sind verschiedene Bereiche einer ländlichen Gegend außerhalb Münchens eingekreist und unterhalb ist noch eine Liste zu sehen, die die an den makieren Stellen befindlichen Vorkomnisse beschreibt.

Komposit RGB=(321) Echtfarbenbild

< Klick

Komposit RGB=(341) Hervorhebung der Vegetation im Echtfarbenbild

< Klick

Komposit RGB=(543) Vegetation wird hier grün hervorgehoben

< Klick

Komposit RGB=(432) (Infrarotfilme) Alle Pflanzen erscheinen rot

< Klick

Komposit RGB = (621)

< Klick

(roter Kreis = Sportplatz; Blauer Kreis= See)

Komposit RGB = (547) < Klick(leider kein Bild vorhanden)

Es erfordert sehr viel Geduld, Recherchearbeit und Genauigkeit um ein gutes Ergebnis zu erzielen;

Quellen:

• Pixel-GIS-Hilfe online
• www.satgeo.de
• www.umweltspione.de
• www.satgeo.zum.de
• J. Albertz: Einführung in die Fernerkundung. Darmstadt 2007.

Von Tamy Marmorstein, Anna Bechler, und Laura Vavra