Remote Sensing Fragen Flashcards
(107 cards)
1
Q
In welchen wissenschaftlichen Fachrichtungen und wozu werden Luft- und Satellitenbilder eingesetzt, geben Sie Beispiele:
A
Archäologie: Identifikation versteckter Struckturen/Bauwerke
Astronomie: Planetarische Geologie, Erkundung
Biologie: Vegetation, Abholzung, Dürren
Informatik: Visualisierung
Geographie: Stadtplanung
Strucksturgeologie: Lithologie und Tektonik
Exploration: Lagerstätten Auskundschaftung
Umweltschutz: Regeneration der Natur
2
Q
Def. Remote Sensing
A
Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche oder andere nicht direkt zugängliche Objekte durch Messung und Interpretation der von ihnen ausgehenden oder reflektierten eletromagnetischen Wellen.
3
Q
Erläutern Sie die Begriffe ,,direkte Messung’’ und ,,indirekte Messung’’.
Grenzen Sie davon auch den Begriff ,,Remote Sensing’’ ab!
A
Direkte Messung: Sensor am Ort der Messung (z.B. Thermometer)
Indirekte Messung: Sensor am Ort der Messung, aber Receiver/Recorder weit entfernt (z.B. Wetterballon)
Remote Sensing: Sensor und Receiver/ Recorder beide weit entfernt (z.B. Satellit)
4
Q
Was ist Photogrammetrie?
A
Photogrammetrie umfasst die Gesamtheit der Verfahren und Geräte zur Gewinnung, Verarbeitung und Speicherung von primär geometrischen Informationen (Größe, Lage) über Objekte und Prozesse aus Bildern.
-Herstellung von Karten aus Luftbildern, Photographien oder Satellitenbildern als eigene Methodik der Geofernerkundung.
5
Q
Nennen Sie Vorteile der Photogrammetrie:
A
- Schnelle Erfassung der Daten
- Informationen jederzeit extrahierbar und vielfältig analysierbar
- Berührungsloses Messen
- Hohe Auflösung
- Flexibler Aufnahmezeitpunkt
- Sehr effektive und geometrisch stabile Speicherung
6
Q
Nennen Sie Nachteile der Photogrammetrie:
A
-Fassaden u.a. nur eingeschränkt erkennbar
-Schatten nicht vermeidbar
-Wetterabhängigkeit
-Übereinanderliegende Objekte nicht differenzierbar
-Maßstab schwankt um Mittelwert
Verzerrungen
-Hoher Bildflug und Auswertaufwand
7
Q
Warum sollte der ,,Overlap’’ bei der Aufnahme von Fernerkundungs-Luftfotos beachtet werden? Wie viel Prozent sollte der Overlap jeweils betragen?
A
- Abdeckung des gesamten Gebietes
- macht stereoskopische Betrachtung möglich (3D)
60% in Flugrichtung
30% seitliche Überlappung
8
Q
Wie groß ist der Maßstab?
geg: H= 10000m; f= 305mm
A
Mb= 1/mb mb= 1/ (f/h)
mb= 1 / (0,305m : 10000m) = 32786,89
Mb= 1 / 32786,89 -> Maßstab 1 : 32786,89
9
Q
Sie betrachten ein Luftfoto mit einer Airbase von 1800m. Die Flughöhe über dem Grund betrug dabei 4000m. Berechnen Sie die vertikale Überhöhung bei stereoskopischer Betrachtung unter der Annahme einer Sichthöhe von 40cm.
A
VE= B/H * h/b B= Abstand Flugzeug-Airbase b= Augenabstand
VE= (1800m/4000m) * (0,4m/0,06m) = 3
10
Q
Bild- Nadir
A
Der Bildnadir ist ein Punkt auf der Bildoberfläche, welcher den Schnittpunkt der Bildoberfläche mit einer Geraden durch perspective center und Geländenadir darstellt. Im besten Fall entspricht dieser dem Bildmittelpunkt, denn dann handelt es sich um ein vertikales Bild und die Verzerrung ist minimal.
11
Q
Wie verhalten sich Bildmittelpunkt und Bildnadir zueinander?
A
-Um ein gutes, unverzerrtes Bild zu erhalten, sollten Bildmittelpunkt M und Bildnadir n einander entsprechen
-bei nicht vertikal aufgenommenen Bildern fallen Bildzentrum M und Bildnadir n nicht zusammen, da optische Achse (Kamerablickrichtung) und Vertikale nicht übereinstimmen
Konsequenz: Nicht vertikale aufgenommene Bilder sind maßstabsverzerrt und stereoskopisch nicht auswertbar
12
Q
Welche Effekte entstehen, wenn Bildmittelpunkt und Bildnadir nicht zusammenfallen?
A
- Der Maßstab wird im Hintergrund des Bildes kleiner
- Distanzen, Flächen und Winkel sind nicht mehr messbar
13
Q
Geländenadir
A
Der Geländenadir N ist der Schneittpunkt einer vertikalen Achse durch perspective center und der Geländeoberfläche. Bestenfalls steht diese im rechten Winkel auf der Geländeoberfläche.
14
Q
Was bedingt die radiale Verzerrung ? Und was sind die Folgen?
A
- Geometrischer Abbildungsfehler optischer Systeme, der in der Linsengleichung zu einer lokalen Veränderung des Abbildungsmaßstabes führt
- Vergrößerung nimmt zum Bildrand zu/ab
- Durch topographische Höhenunterschiede bedingte Maßstabs-/ Flächen-/ und Winkelverzerrung
- Die Transposition der Punkte folgt radialen Linien von Nadir/ Zentrum aus
-Alle höher als das Zentrum gelegenen Punkte wandern nach außen, alle niedriger gelegenen nach innen
Konsequenz: Orthorektifizierung notwendig
15
Q
Flusssysteme: dendritisch
A
- Entwässerungsmuster mit einem Hauptsystem und mehreren Zuströmen die sich frei verzweigen und verästeln.
- Typisch für Gebiete mit flach einfallenden erodierten Sedimentgesteinen
Grobe Verästelungen: Sandstein
Feine Verästelung: Tonstein
16
Q
Flusssysteme: parallel
A
- Entwässerungsmuster mit einer bevorzugten Richtung
- Haupt- und Zustromverlaufen nahezu parallel zueinander
- Typisch für Gebiete mit steil abfallenden oder gefalteten Sedimentgesteinen oder ausgeprägter Neigung
17
Q
Auflösung in der Fernerkundung:
-Räumliche (geometrische) Auflösung (engl. Spatial resolution)
A
Fläche eines Pixels auf der Erdoberfläche an Flugzeuggetragene Systeme erreichen räumliche Auflösungen im Zentimeter bis Meterbereich. Satellitengestützte werden Pixelgrössen zwischen 1m (hochauflösend) und 1km (grobskalig) erreicht.
18
Q
Flusssysteme: trellis
A
- Zubringer treffen senkrecht auf Hauptstrom, Hauptstrom hat eine dominante Fließrichtung
- Typisch für starkegefaltete Gebiete; Sedimentgesteine
19
Q
Auflösung in der Fernerkundung:
-Spektrale Auflösung (engl. Spectral resolution)
A
Anzahl der Spektralkanäle eines Sensors (sowie deren spektrale Bandbreite) (z.b. Landsat TM: 7 Spektralkanäle). Man unterscheidet verschiedene Systeme: panchromatisch (1 Spektralkanal), multispektral (2 bis etwa 10 Spektralkanälen) und hyperspektral (zwischen 10 und mehreren hundert Spektralkanälen).
20
Q
Flusssysteme: radial
A
- Entwässerungsmuster, wo Flüsse von einem zentralen höher gelegenen Punkt radial weg/runter fließen
- Vulkan, Dome
21
Q
Flusssysteme: centripetal
A
- Gegensatz zu radial
- Zu- und Hauptstrom fließen einem zentralen Punkt zu, es entsteht ein See, Wasserbecken
- Dolinen, Vulkankrater
22
Q
Auflösung in der Fernerkundung:
-Zeitliche (oder temporale) Auflösung (engl. Temporal resolution)
A
Zeitdauer zwischen zwei Überflügen ein und desselben Gebietes an (z.b. Landsat TM:16 Tage). Meteorlogischen Aufnahmesysteme nehmen zum Teil mehrere Aufnahmen während eines Tages auf (insbesondere geostationäre Satelliten), während die zeitlichen Intervalle typischer Erdbeobachtungs- und Umweltsatelliten zwischen 1 Tag (u.a. MODIS) und mehreren Wochen variieren.
23
Q
Auflösung in der Fernerkundung:
-Radiometrische Auflösung (engl. Radiometric resolution)
A
Anzahl der unterscheidbaren Grautonstufen eines Sensors an (z.b. Landsat TM: 8 Bit oder 256 Grautonstufen). Die meisten Fernerkundungssysteme quantifizieren die aufgenommenen Daten in 8 oder 12 Bit.
24
Q
Wie verlässlich ist der Maßstab, den Sie auf einem Luftfoto angegeben bekommen?
A
Lediglich Mittelwert
Grund: Fokus/Brennweite bleibt zwar gleich aber Flughöhe H variiert bedingt durch die unterschiedlichen Topographie
25
Ab welchem Winkel v zwischen optischer Achse und Vertikale können Sie den Horizont auf einem Foto sehen?
60°
26
Flusssysteme: annular
- kreisförmiges Muster um einen zentralen Bereich
- kurze Zugbringerströme
- Typisch für starkverfaltete Gebiete
27
Wie sollte die räumliche Auflösung gemessen an einem Objekt sein, um diesen identifizieren zu können?
Die Auflösung des Sensorsystems sollte weniger als 1/2 der Grösse des Objekts in seiner kleinsten Dimension sein
28
Flusssysteme: rectangular
- dendritisches Muster, bei dem die Zuflüsse im 90° Winkel auf den Hauptstrom auftreffen
- Typisch für massive Sandsteinformationen in einem gut entwickelten Kluftsystem
29
Was ist eine multitemporale Auswertung von Luft-/Satellitenbildern, wozu werden solche Auswertungen gemacht? (Beispiele)?
-mehrere Luftbildserien mit verschiedenen Aufnahmezeitpunkten gemacht und ausgewertet
-um Erkenntnislücken zu minimieren
(Bsp. Bombardierung im Krieg, Vulkanaktivität, schnelle bewegende Platten, Überschwemmungsgebiete, Änderungen der Landnutzung)
- Verarbeitung von zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Bildern, um Veränderungen zu detektieren (Change detection)
- genaue geometrische Übereinstimmung der Daten vorausgesetzt, da durch geometrische Restfehler Veränderungen vorgetäuscht werden.
30
Was bedeutet das Himmelslicht?
- Himmelslicht : ins Weltall zurückgestreuter Anteil des Sonnenlichtes
- Himmelstrahlung : zur Erdoberfläche gestreuter Anteil des Sonnenlichts
31
Wie heißt der Schwestersatellit von Terra?
Aqua
32
Bis zu wie viele Laserpulse pro Minute schafft ein LIDAR?
300.000 pro Sekunde -> 18 Mio pro Minute
33
Erklären Sie den Unterschied (mit Beispielen) von aktiven und passiven Fernerkundungssensoren.
- Passive Sensoren: Messung natürlich emittierter oder reflektierter EMS z.b. Thermalstrahlung ( Erdeigenstrahlung, Wärme Produktion) reflektiertes Sonnenlicht.
- Aktive Sensoren: Messung reflektierter veränderter künstlich emittierter EMS ( senden selbst ein Energiesignal aus und erhalten dann Informationen aus der rückgeworfenen Strahlung) z.b. RADAR, LiDAR
34
Warum sind für die geologische Fernerkundung Teile des Infrarot-spektrums sehr interessant?
- Falschfarbenbilder: Kombination von RGB-Kanäle und Infrarot Kanal Sammlung von Daten über Absorption, Reflexion
- >Aussage über Merkmale wie Ton, Oxide treffen
- Klassifizierung der Vegetation (in Kombination mit VIS)
- Vitalität der Vegetation
35
Warum verwendet man Falschfarbenbilder?
- Sammlung und Interpretation von Daten über Reflexions- und Absorptionseigenschaften von Böden, Felsen und Vegetation
- Tone, Oxide und Böden auf Satellitenbildern erkennbar (unterschiedliche Farben kennzeichnen unterschiedliche Materialien)
36
Wozu eignen sich Multispektralmessungen?
- Erstellung von Falschfarbenbilder: Anstelle von drei spektralen R- B- G- Kanälen noch Überlagerung mit weiteren nicht vom menschlichen Auge wahrnehmbare Kanälen
- Sammlung und Interpretation von Daten über Reflexions- und Absorptionseigenschaften von Böden,Felsen und Vegetation
-Tone, Oxide und Böden auf Satellitenbildern erkennbar
(Unterschiedliche Farben kennzeichnen unterschiedliche Materialien)
37
Was bedeutet der Strahlenfluss und aus welchen Teilen setzt er sich zusammen?
```
Energie (Stärke) elektromagnetischer Strahlung pro Einheitsfläche
-Bestehend aus:
Reflektierter Anteil
Absorbierter Anteil
Transmissiver Anteil
```
-Rechnung:
Reflektierter Anteil+ Absorbierter Anteil+ Transmissiver Anteil= Strahlenfluss
(100% absorbiert -> schwarzer Körper)
38
Was bedeutet Extinktion im Zusammenhang mit Strahlung?
Die Extinktion ist ein Maß für die Abschwächung einer Strahlung nach durchqueren eines Mediums.
Schwächung einer Wellenbewegung beim Durchgang durch ein Medium
39
Was gesagt das Planck'sche Gesetz? Gehen Sie bei Ihren Erläuterungen auch auf Schwarzkörper ein.
- Nach dem Planck'sche Gesetz ist die Strahlungsintensität Ls eine Funktion der Wellenlänge und der Oberflächentemperatur eines Objekts
- Das Strahlenmaximum eines schwarzen Körpers vergrößert sich demnach und verschiebt sich in den kurzwelligen Wellenlängenbereich mit zunehmender Oberflächentemperatur
- Erde und Sonne sind Näherungsweise Schwarze Körper
40
Was geschieht physikalisch während der Absorption?
- Gasteilchen nehmen selektiv EM-Strahlung bestimmter Wellenlängen auf
- Umwandlung und RE- Emittierung (Abstrahlen) der EM-Energie als andere Energieform (z.b. Wärmestrahlung)
41
Was ist diffuse Himmelsstrahlung? Was bewirkt sie?
- Ankommende Strahlung mit Ausnahme der direkten Sonneneinstrahlung
- Bewirkt Beleuchtungsverhältnisse
Kurzwellig (<3 Mykrometer):
tagsüber von der Atmosphäre gestreute oder an Wolken reflektiertes Sonnenlicht (sichtbarer Anteil Himmelslicht)
Langweilig:
Atmosphärische Gegenstrahlung, beständig, auch in den Nachtstunden ausgebildet & repräsentiert die Wärmestrahlung der absorbierenden Bestandteile der Atmosphäre
42
Welche Art von Reflexion wird häufig durch Wasser ausgelöst?
Spiegelnde Reflexion
43
Beschreiben Sie die Reflexionseigenschaften der Erdoberfläche, welche sind die bedeutenden Faktoren?
Planetare Albedo (Maß für absorbierte Strahlung) liegt bei da 0,3
- Phys.-chem. Eigenschaften (z.b. Feuchtigkeitsgehalt)
- Geometrische Bedingungen (Einfallsrichtung/Winkel der Strahlung,Blickrichtung)
- Oberflächenrauigkeit relativ zur Wellenlänge
- Spektrale Mermale des Objekts
Verschiedene spektrale Reflexionskurven:
-Vegetation: überwiegend Reflexion grünen Lichts bei
gesunder Vegetation, starke Streuung von NIR/MIR
Bereich
-Boden: Feuchtigkeitsgehalt, Bodenbeschaffenheit,
Unebenheit der Oberfläche, starke Zunahme von VIS
bis MIR
-Wasser: höchste Reflexion im VIS, v.a. im NIR Bereich
und darüber hinaus starke Absorption
44
Was sind Mikrowellen? Was unterscheidet Mikrowellen in ihrem Verhalten grundsätzlich von optischer und Thermalstrahlung?
- Mikrowellen sind langwellig (1mm-100cm)
- Strahlung die (Wie bei Thermalstrahlung), von Objekten aufgrund ihrer Oberflächentemperatur abgegeben wird
- Nahezu hundertprozentige atmosphärische Transmission trotz Wolken, Dunst, Rauch,Schnee und Regen -> unabhängig von Tageszeit/Wetterbingungen
-Wegen schwacher Intensität kaum von passiven Systemen, jedoch häufig von aktiven System wie Radar verwendet
Hoher instrumenteller Aufwand, Messungen leicht
von anderen Faktoren beeinflusst
45
Für welche Wellenlängenbereiche ist die Atmosphäre undurchlässig?
>1mm (Mikrowellen & Radiowellen)
UV < 0,3 Mykrometer
Teile des MIR
Gesamtes FIR
46
Beschreiben Sie die Ausrüstung der ersten drei Landsat- Satelliten
-Multispektralscanner Systeme (MSS)
4 KANÄLE 3 Vis (Auflösung 75m)
1 NIR (Auflösung 75m)
- Nehmen reflektierte Energie der Erdoberfläche oder der Atmosphäre auf (Bodenfeuchte im IR- Kanal beobachtbar)
47
Beschreiben Sie die Ausrüstungen der Satelliten Landsat 4 und 5
-Multispektralscanner System (MSS) mit hoher Auflösung
+Thematic Mapper (TM) (multispektral abbildender Sensor)
7 KANÄLE: 6 Vis (Auflösung 30m)
1 TIR (Auflösung 120m)
Der TM stellt eine deutliche Weiterentwicklung des MSS dar.
48
Beschreiben Sie die Ausrüstung von Landsat 7
-ETM+ (enhanced Thematic Mapper plus)
Opto-mechanisches Abtastsystem das gegenüber den Vorgängern MSS und TM deutliche Verbesserungen aufweist:
8 KANÄLE 6 Vis (Auflösung 30m)
1 TIR (Auflösung 60m)
1 panchromatisch (Auflösung 15m)
49
Welche Mission setzte INSAR ein und kartierte damit 80% der EOF?
SRTM Shuttle Radar Topographic Mission 2000
| -Single Pass Spaceshuttle-Flug mit zweitem Antennenausläufer (50m entfernt)
50
Welcher Wellenlänge entspricht das für Menschen sichtbare Licht?
380-780nm (Angaben variieren zum Teil wegen kontiniuerlich abnehmender Empfindlichkeit des menschlichen Augens).
51
In welchem Spektralbereich und bei welcher Wellenlänge hat die von der Sonne emittierte Strahlung ihr Intensitätsmaximum?
- Sichtbares Spektrum (0,4 - 0,7 Mykrometer)
| - Intensitätsmaximum: 0,5 Mykrometer
52
Welche Unterschiedlichen Kanäle werden bei SAR eingesetzt und warum?
- X - und C- Band : schwache Eindringtiefe (cm bis 10er cm), durchdringt Blätter, Nadeln und dünnes Geäst
- L-Band : durchdringt Blätter und dickes Geäst
- P-Band : durchdringt Blätter, Bäume und Boden (große Wellenlänge)
Nutzung unterschiedlicher Kanäle Kompromiss, z.b. verliert C-Band schneller die Kohärenz, ist aber viermal genauer als L-Band
53
Welche Wellenlängenbereiche werden in der Fernerkundung eingesetzt?
UV: 0,1 - 0,38 Mykrometer
VIS: 0,38 - 0,7 Mykrometer
NIR/SWIR: 0,7 - 3,0 Mykrometer
MWIR: 3,0 - 8,0 Mykrometer
TIR: 8,0 - 14,0 Mykrometer
Mikrowellen: 1mm - 100cm
54
Welche Kanäle des elektromagnetischen Spektrums eignen sich für die Fernerkundung?
- Die Bandbreiten der Kanäle hängen vom Sensor ab und lassen sich daher nicht allgemein angeben.
- Jedoch sind qualitativ geeignet:
1. UV- Kanal
2. R-,G-,B-Kanal
3. VNIR- Kanal
4. NIR- Kanal
5. SWIR- Kanal
6. TIR- Kanal
7. RADAR- Kanal (K-,X-,C-,S-,L-,P-)
55
Was ist ein Interferogramm und welche Informationen können Sie in welcher Weise daraus ablesen?
- Interferogramm = Differenz zweier Phasen-Radarsätze
- Phasenverschiebung durch Farbe dargestellt
- Relativer Versatz zweier Pixel (Punkte) gegenüber Satelliten aus Farbdifferenz ersichtlich
- Jeder Pixel wegen Proportionalistät der Phasendifferenz zur Antennendistanz zur Höhenbestimmung verwendbar
56
Worin unterscheiden sich DinSAR und InSAR
DinSAR nutzt zwei zu unterschiedlichen Zeiten erstellte
Interferogramme und die darin erhaltenen
Höheninformationen zur Erstellung einer aus
Höhendifferenzen resultierenden
Deformations-/Bewegungskarte
INSAR nutzt die Phasendifferenz zweier gleichzeitig
erstellter Satellitendatensätze über ein Gebiet
in Form eines Interferogramms zur
Bestimmung der Topographie
57
Beschreiben Sie, wie sich mit Airborne Laserscanning ein DTM erstellen lässt
- First returns und intermediate der returns werden herausgefiltert, nur die Last returns werden verwendet
- First Returns mit scharfen Kanten (bei Häusern) werden gefiltert
- Two way Traveltime: Laserstrahlen die den Erdboden erreichen minimal später wieder den Sensor, da sie einen minimal längeren Weg zurücklegen
58
Erklären Sie den Emissionsgrad und gehen Sie dabei auch auf den Begriff ,,Schwarzer Körper" ein.
- Unter einem schwarzen Körper versteht man einen Körper, der auftreffende elektromagnetische Strahlung vollständig absorbiert und die aufgenommene Energie wieder als elektromagnetische Strahlung mit einem nur von der Temperatur abhängigen Spektrum emittiert.
- Ein solcher Körper emittiert also bei einer bestimmten Temperatur die maximale mögliche Energiemenge.
- Da ein solcher Körper nicht reflektiert, würde er bei Raumtemperatur schwarz erscheinen.
- Der Emissionsgrad ist Quotient aus dem Strahlungsvermögen eines realen Objektes mit spezifischer Oberflächentemperatur und dem hypothetischem Strahlungsvermögen eines Schwarzkörpers mit der selben Oberflächentemperatur
- reale Körper weisen immer Emissionsgrad<1 auf
59
Beschreiben Sie, welche Datensätze für "Airborne Laserscanning" benötigt werden und erläutern Sie auch welchem Zweck diese jeweils dienen
-Zeit (TWT- Two Way Traveltime)
Für Berechnung von Distanz vom Auftreffpunkt
-dGPS
Berücksichtigung des Ortes für Zuordnen der
Koordinaten zu Auftreffpunkt
-Kompassdaten (tilt)
Berücksichtigung von Rotation, Ausrichtung, Fluglage
-synchronisierte Laserdaten
Stärke des reflektierten Impulses, Speicher etc.
Oberflächenbeschaffenheit, (Wellenlängenabhängig)
60
Eine nautische Meile beträgt 1.852 m. Wie viele Bogenminuten sind das?
Längengerade alle 40 000 km lang
40 000/360° -> 1 Grad = 111km = 1 Std'
1 Sek' = 32,08m
1 Min' = 1.852m
-> eine Seemeile entspricht einer Bogenminute
61
Was beschreibt das Kirchhoffsche Gesetz?
- Laut dem Kirchhoffschen Gesetz ist für die Thermalstrahlung der spekrale Emissionsgrad eines Objektes für eine Wellenlänge immer gleich seinem spektralen Absorptionsgrad
- Deshalb wird ein Objekt, welches ein guter Absorber ist, auch ein guter Emitter sein und umgekehrt.
- Emissionsgrad und Absorptionsgrad sind stark vom Material und Wellenlängenbereich abhängig: Während Schnee z.B. im sichtbaren Bereich fast vollkommen reflktiert, verhält es sich im thermalen Infrarotbereich fast wie ein schwarzer Körper
Zusatzwissen:
gilt für jede Wellenlänge im elektromagnetischem Spektrum
62
Die Landsat-Satelliten 4 bis 8 schaffen in einem Tag 14,5 Erdumläufe. Nach 233 Orbits ist die Erde komplett abgedeckt. Wie lange dauert es also, bis man wieder Bilder von derselben Region erhält?
t = 233 Orbits : 14,5 Orbits/d =16 d
Orbits = Umlauf
63
Vergleichen Sie die Pixelauflösung von SPOT und Quickbird
SPOT 7
Bewegliche Kameras, einzigartige Abbildung (alle 4-5 Bilder derselben Region)
•Pixel Auflösung bis zu 1.5m (SPOT 7)
•Stereoskopische Bilder
•Kommerzielle Bilder Kosten bis zu 1700 US$
Quickbird
Pixel Auflösung ca 61cm (panchromatisch), 2,44m (multispektral) ( sehr hoch)
•Channels: panchromatisch, RGB, NIR
64
Beschreiben Sie kurz die wichtigsten technischen Spezifikationen von ASTER
Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer
Japanischer Sensor mit 14 Kanälen an Bord des Terra Satelliten (1999)
VNIR: 3 VIS & NIR Kanäle (15-m Auflösung)
SWIR: 6 kurzwellige IR Kanäle ( 30-m Auflösung)
TIR: 5 Thermale IR Kanäle (90-m Auflösung)
65
Beschreiben Sie kurz die wichtigsten technischen Spezifikationen von MODIS
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer:
Wichtigste Instrument auf Terra und Aqua
Deckt gesamte Erdoberfläche alle 1-2 Tage ab (2300km Streifenbreite, sammelt Daten in 36 Wellenlängen)
* 10 VIS 250-500m Auflösung
* 10 NIR 500-1000m Auflösung
* 16 MIR/TIR 1000m Auflösung
66
Beschreiben Sie die Auswirkungen der Atmosphäre auf die Sonnenstrahlung?
- Ein Teil wird an der Atmosphärenoberseite direkt reflektiert
- Der nichtreflektierte Teil wird durch die Atmosphäre abgeschwächt (Extinktion):
Absorption: Verursacht durch Gasmoleküle (H2O, CO2, O2, O3); Jedes Molekül absorpiert bei spezifischen Wellenlängen; Resultat: Atmosphärische Absorptionsbanden und Transmissionsfester
Streuung: Verursacht durch sehr kleine Aerosole (Wasserdampf, Staub, Rauch); Intensiver bei kürzeren Wellenlängen; Rayleigh- Steuung erklärt die blau Farbe des Himmels
Transmissivität: Fähigkeit der Atmosphäre Strahlung durchzulassen, varriert mit Wellenlände und der Art der Stahlung
67
Beschreiben Sie die Besonderheit der Landsat-Orbits
Landsat 1-3 : 910 km Höhe
Landsat 4-8: 705 km Höhe
Polar, Orbit ist Sonnen-synchron, 99,2° oder 98,2° Einfallswinkel
- Sonnensynchroner Orbit: Satellit passiert bedingt durch Variation der Höhe und Neigung denselben Punkt immer wieder zur selben wahren Ortszeit.
- Bessere Vergleichbarkeit der Beobachtungen verschiedener Tage durch gleichen Sonneneinfallwinkel (selbe Schatten, selbe Reflexion)
- Nützlich für VIS/NIR Satelliten, bzw. Auf Sonnenlicht angewiesene Fernerkundungsinstrumente
68
In welchem Spektralbereich emittiert die Erde und bei welcher Wellenlänge hat die von der Erde emittierte Strahlung ihr Intensitätsmaximum?
-Terrestrische Eigenstrahlung:
MIR/FIR: 3,5 - 100 Mykrometer
Intensitätsmaximum: 10 Mykrometer
- >Liegt im großen atmosphärischen Fenster von 8 - 13 Mykrometer
- >Außerhalb Absorption durch H20 und CO2 und Emission in Form von atmosphärischer Gegenstrahlung reemittiert.
Energiespektrum entspricht nährungsweise dem eines Schwarzstrahlers mit 15°C Oberflächentemperatur.
69
Vergleichen Sie optische Fernerkundung und RADAR
Optische Fernerkundung: passives System
Reflektiertes Sonnenlicht und
Thermalstrahlung
(0,5-14 Mykrometer)
Bild aus Scanstreifen in
Flugrichtung aufgebaut
Abhängig von Tag/Nacht oder
Wolken
RADAR: aktives System
Zurückgestreute Mikrowellen (1-100cm)
Bild aus Scanstreifen in Flugrichtung aufgebaut
Unabhängig von Tag/Nacht oder Wolken
Messung von Zeiten und Distanzen
70
Welche Vegetationsindizes kennen Sie? Wo kommen diese zum Einsatz?
Identifizierung von grüner Vegetation anhand der spezifischen Spektralsignatur
-geringe Reflexion im sichtbaren Rot (0,7 Mykrometer)
wegen Chlorophyll
- sehr hohe Reflexion im NIR (0,7-1,2 Mykrometer)
wegen Mesophyll Struktur der Blätter
Ratio Vegetation Index (RVI)
RVI=NIR/RED
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)
NDVI=(NIR-RED) / (NIR+RED)
- Genutzt um Beleuchtungseffekte zu minimieren
- Hohe NDVI Werte: stark wachsende, gesunde Vegetation
71
Was ist spiegelnde Reflexion und was löst diese aus?
- bei der spiegelnden Refexion (auch gerichtete Reflexion) ist der Einfallswinkel betragsmäßig gleich dem Ausfallswinkel.
- Tritt dann auf, wenn Oberflächen ,,glatt`` sind, Wellenlänge gegenüber Oberflächengenauigkeit groß.
72
Was ist Thermalstrahlung
Von (Gelände)- Objekten aufgrund ihrer Oberflächentemperatur abgegebene Wärmestrahlung
Vorwiegend im TIR- Bereich: 8 - 14 Mykrometer
- Strahlungsmaximum von der EOF auch in diesem Bereich
- reflektiertes Sonnenlicht kein Einfluss in diesem Bereich
Für passive Fernerkundung (Thermal Remote Sensing) genutzt:
- Wellenlängenabhängiger Emissionsgrad zur Indentifizierung von Boden, Gestein, Schnee, Eis etc.
- Tagfoto, Nachtfoto
- Wärmekapazität
73
Wie kann man Bilder ohne Maßstab einordnen?
Schatten
Fließrichtung von Flüssen
Schnee
74
Fließrichtung eines Flusses erkennen?
- Inseln
- Zufluss eines Flusses mit spitzem Winkel
- Orthogonales Auftreffender alten Gleithänge
75
ASTER
Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer
76
CERES
Clouds and the Earths Radiant Energy System
77
DEM
Digital Elevation Model
78
DTM
Digital Terrain Model
79
DFTM
Digital Filled Terrain Model
80
DSM
Digital surface Model
81
ETM+
enhanced thermatic Mapper plus
82
MISR
Multi-angle Imaging Spectroradiometer
83
MODIS
Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer
84
MOPITT
Measurements of Pollution in the Troposphere
85
RADAR
Radio Detection and Ranging
86
SAR
Synthetic Aperture Radar
87
SRTM
Shuttle Radar Topographic Mission
88
Was bedeutet "panchromatisch"?
- Pan= ganz, chroma= Farb-(gr.)
- Breitbandige spektrale Empfindlichkeit des Sensors oder Filmmaterials über mindestens des gesamten sichtbaren Bereich.
- Nach Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges in entsprechenden Grautönenwiedergegeben. Durch Aufnahme von allen Farben kommt es zur Überlagerung von Farben. -> Grautöne entstehen.
-Schwarz bei Absorption
Weiß bei hoher Reflexion
89
Was versteht man unter "pan sharpening"?
- Pan sharpening: Die Fusion von panchromatischen Bilddaten mit hoher Auflösung mit gering aufgelösten Multispektraldaten.
- Panchromatische Daten höher aufgelöst, da sie mehr Licht auf einmal sehen können.
- Im Ergebnis sind die hohe Auflösung und die Farbinformation kombiniert. Das Verfahren ist in digitalen Luftbildkameras und Fernerkundungssatelliten gebräuchlich.
- Kombination der panchromatischen detaillreichen Bildern mit Farbinformationen -> Output: Scharfes farbiges Bild.
90
Welche Bedeutung haben panchromatische Filme für Luftfotos? Gehen Sie auch auf panchromatische Farbfilme sowie panchromatische Schwarz-Weißfilme ein.
- Schatten besser erkennbar, unterhalb Wasseroberfläche befindliche Objekte
- Panchromatische Farbfilme:
- > in den 30er Jahren des 20. Jh. entwickelt.
- >zunächst hohe Kosten, geringe Auflösung, später geringe Kosten hohe Auflösung und daher Einsatz für Luftfotos.
- >zusätzlicher Informationsgehalt durch Farben
- >drei Photosensitive Schichten:
- blauempfindliche Emulsion (oberste) : 0,4 bis 0,5 Mykrometer
- (blauabsorbierender Gelbfilter)
- grünempfindliche Emulsion (mittlere): 0,5 bis 0,6 Mykrometer
- rotempfindliche Emulsion(unterste): 0,6 bid 0,7 Mykrometer
Panchromatische Schwarzweißfilme:
- Übersetzung aller Farben des ultravioletten und sichtbaren Bereich in Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges.
- verminderter Kontrast durch starke atmosphärische Streuung von UV- und Blaustrahlung
- UV-Filter
91
Beschreiben Sie die Ausrüstung von Landsat 8
-Opertional Land Imager (OLI):
alle Pixel durch viele Sensoren simultan zusammengesetzte (Pushbroom-Scanner), um ganze Breite der Bodenspur zu sehen;
über 7000 Detektoren pro Spektralband.
-Thermal Infraread Sensor (TIRS):
Messung der Landoberfläche in zwei Thermalbändern mit jeweils 100 m Auflösung für Wasserwirtschaft (Bodenfeuchte)
- 11 Kanäle
- > 2 TIRS
- > 1 OLI
- > 8 NIR/ Sichtbares Licht
92
Welche zwei Orbits maximaler Satellitenverbreitung kennen Sie und was unerscheidet diese grundsätzlich?
- 1000 km Höhe (Polarer Orbit):
- >Orbit: immer über einen Meridian
- >Abdeckung: global,unkontinuierlich
- >Auflösung: gut
- >Satelliten: Terra, Aqua, Landsat
- 36000 km Höhe (Geostationärer Orbit):
- >Orbit: immer über dem Äquator
- >Abdeckung: ca 25% Abdeckung, kontinuierlich
- keine Abdeckung der Polarbereiche
->Auflösung: schlecht
->Satelliten: Meteosat,Elektro, FY-2, GMS, GOES-W
GOES-E
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Warum werden (airborne-Laserscanning) ALS-Flüge meist in Spätherbst durchgeführt`?
- Dichte Vegetation geht zu Lasten der Genauigkeit eines DTM´s.
- Im Spätherbst ist die Vegetation weniger dicht.
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Nennen Sie Vorteile von LIDAR-Lasern
-1) Bekannte Wechselwirkung mit Atmosphäre und Materialien, da monochromatisch (nur eine definierte Wellenlänge)
- 2)Sehr gerichteter Strahl (nur 30 cm Diverganz auf 1km) gewährleistet Aufrechterhaltung der Strahlstärke
- >z.b. Anwendung in der Ozeanographie möglich
- 3)Vegetation zur Erstellung von DEM´s filterbar ( First-Last Return)
- 4)Aktives System (Unabhängigkeit durch Nutzung eigener Energiequellen
- 5)Keine Behinderungen durch Schatten
- 6)Strecke/Distanz messen
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Erklären Sie den Unterschied zwischen DEM,DTM,DSM und DFTM
DEM (Digital Elevation Model):
DSM (Digital Surface Model): mit Vegetation,Häusern,Strukturen
DTM (Digital Terrain Model): Vegetation, Häuser, Strukturen herausgefiltert
DFTM (Digital Filled Terrain Model): insbesondere Städte-DTM´s Einebnung durch Füllung
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Welche fünf Fernerkundungsgeräte befinden sich an Bord der NASA-Satelliten Terra? Wie heißt der Schwester Satellit von Terra?
- 1) ASTER: Advanced Spaceborn Thermal Emission and Reflection Radiometer
- 2)CERES: Clouds and the Earth´s Radiant Energy System
- 3)MISR: Multi-angle Imaging SpectroRadiometer
- 4)MODIS: Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer
- 5)MOPITT: Measurements of Pullotion in the Troposphere
--Schwestersatellit:Aqua
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Airborne Laserscanning produzierte DEM´s mit einem regulären Punktraster. Wie hoch ist die vertikale Richtigkeit? (ob die Höhe richtig abgebildet ist)
-Weniger als 15 cm
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Beschreiben Sie kurz und präzise die Prinzipien, welche der SAR-Interferometrie zugrunde liegen
- Simultane Aufnahme eines Gebietes aus zwei unterschiedlichen Positionen durch:
- 1)Einmaliges Passieren mit zwei senkrecht zur Flugrichtung stehenden räumlich getrennten Antennen (Single-Pass)
- 2)Zweimaliges (leicht versetztes) Passieren mit nur einer Antenne (Repeat-Pass)
- >Daraus zwei Datensätze mit verschiedenen Phaseninformationen für den selben Pixel.
- >Daher Phasendifferenz zweier interferometrischer Pixel mit topographischer Höhe korrelierbar.
- >Problem: Interferogramm nur bis 2Pi eindeutig; kontinuierlicher Phasenübergang z.b. bis 100Pi durch Phase-Unwrapping und dann noch eine Höhenangabe erforderlich
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Erläutern Sie das Funktionsprinzip von SAR. Was unterscheidet SAR von einem gewöhnlichem RADAR?
1) Aussenden von Mikrowellenpulsen senkrecht zur Flugrichtung.
2) Kleiner rückgestreuter Teil misst in Empfängerantenne TWT und Frequenz für Position und abgeschächte Amplitude für Oberflächenbeschaffenheit. -> hohe Rückstreuungswerte helle Farben, niedrige dunkle Farben.
3) 2D-Bild aus Scanstreifen in Flugrichtung aufgebaut
UNTERSCHIED RADAR:
- Sehr viel höhere Azimutal-Auflösung durch synthetische Apertur
- Je größer die Antenne, desto besser die Auflösung (durch geringe Beugung), da Mikrowellen langwellig sind.
- Statt real größerer Antenne ,,synthetische größere Antenne " durch große Anzahl Rückpulse bei gleichzeitiger Plattformbewegung
- schmalere Scanlinie
100
Nennen Sie 5 Vorteile von Luftfotos?
1) Auswertung durch geometrisch orientierte Photogrammetrie, topogaraphische Karten etc.
2) In GIS inplementierbar
3) Orthofotos / korrigieren Verzerrungen
4) Hohe Auflösung
5) Meistens wolkenfreie Aufnahmen (Flug unterhalb der Wolkendecke)
101
Nennen Sie 5 Nachteile von Luftfotos?
1) Abhängigkeit von Tag- und Nacht sowie Wetterverhältnisse
2) Schatten nicht vermeidbar
3) Lücken durch Turbulenzen und Verdriften der Aufnahmeplattform
4) Verzerrungen bei nicht zur Erdoberfläche normal stehender optischer Achse
5) Maßstab schwankt um Mittelpunkt
102
ALS
Airborne laserscanning
103
DGPS
Differential Global Positioning System
104
DinSAR
Differential interferometry synthetic aperture radar
105
LiDAR
Light Detection and Ranging
106
MSS
Multispectral Scanner
107
TIRS
Thermal infrared spectrum
