Remote Sensing Fragen Flashcards
In welchen wissenschaftlichen Fachrichtungen und wozu werden Luft- und Satellitenbilder eingesetzt, geben Sie Beispiele:
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
Def. Remote Sensing
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.
Erläutern Sie die Begriffe ,,direkte Messung’’ und ,,indirekte Messung’’.
Grenzen Sie davon auch den Begriff ,,Remote Sensing’’ ab!
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)
Was ist Photogrammetrie?
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.
Nennen Sie Vorteile der Photogrammetrie:
- Schnelle Erfassung der Daten
- Informationen jederzeit extrahierbar und vielfältig analysierbar
- Berührungsloses Messen
- Hohe Auflösung
- Flexibler Aufnahmezeitpunkt
- Sehr effektive und geometrisch stabile Speicherung
Nennen Sie Nachteile der Photogrammetrie:
-Fassaden u.a. nur eingeschränkt erkennbar
-Schatten nicht vermeidbar
-Wetterabhängigkeit
-Übereinanderliegende Objekte nicht differenzierbar
-Maßstab schwankt um Mittelwert
Verzerrungen
-Hoher Bildflug und Auswertaufwand
Warum sollte der ,,Overlap’’ bei der Aufnahme von Fernerkundungs-Luftfotos beachtet werden? Wie viel Prozent sollte der Overlap jeweils betragen?
- Abdeckung des gesamten Gebietes
- macht stereoskopische Betrachtung möglich (3D)
60% in Flugrichtung
30% seitliche Überlappung
Wie groß ist der Maßstab?
geg: H= 10000m; f= 305mm
Mb= 1/mb mb= 1/ (f/h)
mb= 1 / (0,305m : 10000m) = 32786,89
Mb= 1 / 32786,89 -> Maßstab 1 : 32786,89
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.
VE= B/H * h/b B= Abstand Flugzeug-Airbase b= Augenabstand
VE= (1800m/4000m) * (0,4m/0,06m) = 3
Bild- Nadir
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.
Wie verhalten sich Bildmittelpunkt und Bildnadir zueinander?
-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
Welche Effekte entstehen, wenn Bildmittelpunkt und Bildnadir nicht zusammenfallen?
- Der Maßstab wird im Hintergrund des Bildes kleiner
- Distanzen, Flächen und Winkel sind nicht mehr messbar
Geländenadir
Der Geländenadir N ist der Schneittpunkt einer vertikalen Achse durch perspective center und der Geländeoberfläche. Bestenfalls steht diese im rechten Winkel auf der Geländeoberfläche.
Was bedingt die radiale Verzerrung ? Und was sind die Folgen?
- 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
Flusssysteme: dendritisch
- 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
Flusssysteme: parallel
- Entwässerungsmuster mit einer bevorzugten Richtung
- Haupt- und Zustromverlaufen nahezu parallel zueinander
- Typisch für Gebiete mit steil abfallenden oder gefalteten Sedimentgesteinen oder ausgeprägter Neigung
Auflösung in der Fernerkundung:
-Räumliche (geometrische) Auflösung (engl. Spatial resolution)
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.
Flusssysteme: trellis
- Zubringer treffen senkrecht auf Hauptstrom, Hauptstrom hat eine dominante Fließrichtung
- Typisch für starkegefaltete Gebiete; Sedimentgesteine
Auflösung in der Fernerkundung:
-Spektrale Auflösung (engl. Spectral resolution)
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).
Flusssysteme: radial
- Entwässerungsmuster, wo Flüsse von einem zentralen höher gelegenen Punkt radial weg/runter fließen
- Vulkan, Dome
Flusssysteme: centripetal
- Gegensatz zu radial
- Zu- und Hauptstrom fließen einem zentralen Punkt zu, es entsteht ein See, Wasserbecken
- Dolinen, Vulkankrater
Auflösung in der Fernerkundung:
-Zeitliche (oder temporale) Auflösung (engl. Temporal resolution)
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.
Auflösung in der Fernerkundung:
-Radiometrische Auflösung (engl. Radiometric resolution)
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.
Wie verlässlich ist der Maßstab, den Sie auf einem Luftfoto angegeben bekommen?
Lediglich Mittelwert
Grund: Fokus/Brennweite bleibt zwar gleich aber Flughöhe H variiert bedingt durch die unterschiedlichen Topographie
Ab welchem Winkel v zwischen optischer Achse und Vertikale können Sie den Horizont auf einem Foto sehen?
60°
Flusssysteme: annular
- kreisförmiges Muster um einen zentralen Bereich
- kurze Zugbringerströme
- Typisch für starkverfaltete Gebiete
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
Flusssysteme: rectangular
- dendritisches Muster, bei dem die Zuflüsse im 90° Winkel auf den Hauptstrom auftreffen
- Typisch für massive Sandsteinformationen in einem gut entwickelten Kluftsystem
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.
Was bedeutet das Himmelslicht?
- Himmelslicht : ins Weltall zurückgestreuter Anteil des Sonnenlichtes
- Himmelstrahlung : zur Erdoberfläche gestreuter Anteil des Sonnenlichts
Wie heißt der Schwestersatellit von Terra?
Aqua
Bis zu wie viele Laserpulse pro Minute schafft ein LIDAR?
300.000 pro Sekunde -> 18 Mio pro Minute
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
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
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)
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)
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)
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
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
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)
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
Welche Art von Reflexion wird häufig durch Wasser ausgelöst?
Spiegelnde Reflexion
