Grundlagen der Fernerkundung Flashcards
Wie ist Fernerkundung definiert?
Die Fernerkundung ist die Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche oder andere nicht direkt zugängliche Objekte durch Messung und Interpretation der von ihnen ausgehenden (Energie-)Felder. Als Informationsträger dient dabei die reflektierte oder emittierte elektromagnetische Strahlung.
Was sind passive Fernerkundungssysteme?
Passive Systeme zeichnen die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung, sowie die von der Erdoberfläche emittierte Eigenstrahlung auf.
Was sind aktive Fernerkundungssysteme?
Aktive Systeme senden Mikrowellen- oder Laserstrahlen aus und empfangen deren reflektierte Anteile.
Welche Vorteile haben Fernerkundungsdaten?
- Globale Betrachtung der Erdoberfläche bzw. Atmosphäre
- Hohe räumliche Auflösung, die anders nicht möglich wäre
- Wiederholte Abdeckung ein und desselben Gebiets
Welche Aspekte der Image Resolution gibt es?
- Spatial Resolution (räumliche Auflösung)
- Temporal Resolution (zeitliche Auflösung)
- Spectral Resolution (spektrale Auflösung)
- Radiometric / Dynamic Resolution (ratiometrische Auflösung)
Was ist die räumliche Auflösung (spatial resolution)?
Die räumliche Auflösung ist das Maß für den kleinsten winkelmäßigen oder linearen Abstand zwischen zwei Objekten.
Was ist die zeitliche Auflösung (temporal resolution)?
Die zeitliche Auflösung beschreibt den Zeitinterwall zwischen den Bildaufnahmen eines bestimmten Bereichs.
Was ist die spektrale Auflösung (spectral resolution)?
Die spektrale Auflösung beschreibt die Anzahl der Dimensionen (oder Kanäle) einer bestimmten Wellenlänge, für die ein Fernerkundungsgerät empfindlich ist.
Was ist die radiometrische Auflösung (radiometric / dynamic resolution)?
Die radiometrische Auflösung beschreibt die Empfindlichkeit eines Detektors gegenüber Unterschieden in der Signalstärke.
Was ist die räumliche Auflösung des menschlichen Auges?
ca. 1-3 cm bei 20 cm Abstand
Was ist die zeitliche Auflösung des menschlichen Auges?
200 Bilder pro Sekunde
Was ist die spektrale Auflösung des menschlichen Auges?
0,4 - 0,7 µm
Was ist die radiometrische Auflösung des menschlichen Auges?
ca. 16 - 32 schwarz-weiß bzw. Graustufen
ca. 100 Farben
Wie ist die Energie definiert?
Energie ist eine physikalische Größe, die oft als die Fähigkeit Arbeit zu verrichten definiert wird.
Welche Einheit der Energie?
Joule [ 1 J = 1 kg * m²/s² ]
Welche Arten der Energieübertragung gibt es?
- Wärmeleitung (Conduction)
- Wärmeübertragung (Convection)
- Wärmestrahlung (Radiation)
Was ist die Wärmeleitung (conduction)?
Die Wärmeleitung ist die Energieübertragung durch Materie von Atom zu Atom.
Was ist die Wärmeübertragung (convection)?
Die Wärmeübertragung ist der Energietransport in Flüssigkeiten oder Gasen durch Strömungen.
Was ist die Wärmestrahlung (radiation)?
Die Wärmestrahlung ist der Energietransport über elektromagnetische Wellen durch den leeren Raum.
Wie sind elektromagnetische Wellen aufgebaut?
Elektromagnetische Wellen bestehen aus einem magnetischen und einem elektrischen Feld, die senkrecht aufeinander stehen.
Was ist die Wellenlänge?
Die Wellenlänge beschreibt den Abstand zwischen zwei Maxima oder Minima [µm; nm]
Was ist die Frequenz?
Die Frequenz beschreibt die Anzahl der Wellenlängen pro Zeiteinheit [Hz]
Welche Proportionalität haben Frequenz und Wellenlänge zueinander?
Wellenlänge und Frequenz sind indirekt proportional zueinander
Welche Energie-Materie-Wechselwirkungen gibt es?
- Absorption (Absorption)
- Brechung (Refraction)
- Reflexion (Reflectance)
- Streuung (Scattering)
- Durchlässigkeit (Transmittance)
Was ist die Absorption?
Absorption beschreibt, wenn Strahlung absorbiert und in andere Energieformen umgewandelt wird.
Was ist die Brechung?
Brechung beschreibt, wenn Strahlung bzw. Licht durch Materie gebrochen wird.
Was ist die Reflexion?
Reflexion beschreibt, wenn Strahlung von einem Objekt “abprallt”.
Was ist die Streuung?
Streuung beschreibt, wenn die Strahlung auf nicht-voraussagbare Art reflektiert (gestreut) wird.
Was ist die Durchlässigkeit?
Durchlässigkeit beschreibt, wenn die Strahlung durch Materie passiert.
Welche Arten von Streuung gibt es?
- Rayleigh-Streuung
- Mie-Streuung
- Non-Selective Scattering
Was ist die Rayleigh-Streuung?
Die Rayleigh-Streuung ist die Streuung durch Partikel, die kleiner sind als die Wellenlänge der Strahlung. Sie verantwortet die Färbung des Himmels bei Sonnenuntergang.
Durch welche Partikel wird die Rayleigh-Streuung ausgelöst?
- Stickstoff
- Sauerstoff
Was ist die Mie-Streuung?
Die Mie-Streuung ist die Streuung durch Partikel, deren Größe vergleichbar zur Wellenlänge der Strahlung ist. Sie verantwortet die weiß-graue Färbung der Wolken.
Durch welche Partikel wird die Mie-Streuung ausgelöst?
- Staub
- Pollen
- Rauch
- Wasserdampf
Was ist Non-Selective Scattering?
Bei Non-Selective Scattering wird die Strahlung durch Partikel, die deutlich größer als die Wellenlänge der Strahlung sind, gestreut. Es ist nicht nur sichtbares Licht betroffen.
Durch welche Partikel wird Non-Selective Scattering ausgelöst?
- Wassertröpfchen
- grober Staub
Welches Problem stellt die Streuung für die Fernerkundung dar?
Durch die Streuung kann der Informationsgehalt von Fernerkundungsdaten so stark reduziert werden, dass das Bildmaterial an Kontrast verliert und es schwierig wird Objekte zu unterscheiden.
Wie lautet die Radiation budget equation?
E_I: Gesamte Strahlung im System
E_R: Von der Oberfläche reflektierte Energie
E_A: Von der Oberfläche absorbierte Energie
E_T: Durch die Oberfläche übertragene Energie
Wie lautet die Gleichung für die reflektierte Energie?
E_I: Gesamte Strahlung im System
E_R: Von der Oberfläche reflektierte Energie
E_A: Von der Oberfläche absorbierte Energie
E_T: Durch die Oberfläche übertragene Energie
Wie lautet die Gleichung für die Reflektivität?
p: Reflektivität
E_I: Gesamte Strahlung im System
E_R: Von der Oberfläche reflektierte Energie
E_A: Von der Oberfläche absorbierte Energie
E_T: Durch die Oberfläche übertragene Energie
Welche Maße der Energie gibt es?
- Strahlungsenergie (radiant energy; Q)
- Strahlungsleistung (radiant flux; ϕ)
- Spezifische Ausstrahlung (radiant exitance; M)
- Bestrahlungsstärke (irridiance; E)
- Strahldichte (radiance; L)
Was ist die Strahlungsenergie (radiant energy)?
Die Strahlungsenergie ist die Energie, die aus elektromagnetischer Strahlung resultiert. Sie wird in Joule [J] gemessen.
Was ist die Strahlungsleistung (radiant flux)?
Die Strahlungsleistung beschreibt die Strahlungsenergie pro Zeiteinheit. Sie wird in Watt [W] oder Joule pro Sekunde [J/s] gemessen.
Was ist die spezifische Ausstrahlung (radiant exitance)?
Die spezifische Ausstrahlung beschreibt, wie viel Energie ein Objekt entsprechend des Stefan-Bolzmann-Gesetzes abgibt. Sie wird in [W/m²] gemessen.
Was ist die Bestrahlungsstärke (irridance)?
Die Bestrahlungsstärke beschreibt die Menge an Energie, die auf eine Oberfläche trifft oder sie passiert. Sie wird in [W/m²] gemessen und nimmt mit der Distanz ab.
Was ist die Strahldichte (radiance)?
Die Strahldichte ist die Menge an Energie, die in eine bestimmte Richtung gestreuut wird, sie ist die Grundlage der Fernerkundung. Sie wird in [W/(m²*sr)] gemessen.
