Fernerkundung_gekürzt PDF

Themen Nicht wörtlich nötig Definieren Fernerkundung und Eigenschaften von Datenquellen/Fernerkundung Fernerkundung =Remote sensing ist das Beobachten, Kartieren und Interpretieren von Erscheinungen auf der Erdoberfläche, ohne die Gebiete betreten zu müssen ist im weiteren Siine der wissenschaft...

Themen Nicht wörtlich nötig Definieren Fernerkundung und Eigenschaften von Datenquellen/Fernerkundung Fernerkundung =Remote sensing ist das Beobachten, Kartieren und Interpretieren von Erscheinungen auf der Erdoberfläche, ohne die Gebiete betreten zu müssen ist im weiteren Siine der wissenschaftliche Einsatz der Fernerkundung für das Aufnehmen, Prozessieren und Interpretieren von Bildern und Daten, die von Flugzeugen [Hubschraubern, UAVs, Ballons etc.] oder Satelliten aufgenommen werden und die eine Wechselwirkung zwischen Objekten und elektromagnetischer Strahlung aufzeichnen. Fernerkundung, wichtigste technologische Entwicklungen - Ausnutzung von nicht sichtbaren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums (z.B. reflektiertes und thermales Infrarot, Mikrowellen) - Einsatz von nicht-fotografischen Aufnahmemethoden (z.B. Multispektralabtaster, Radiometer, Radar, Lidar) - Einsatz von Satelliten als Aufnahmeplattform - Einsatz von Computern zur Bearbeitung und Interpretation von Fernerkundungsdaten Fernerkundung (Remote Sensing) - besondere Bedeutung für das Landschaftsmonitoring - Mit dem Landsat-Programm seit 1982 weltweit regelmäßig flächendeckende Aufnahmen über Satelliten Eigenschaften von Datenquellen/Fernerkundung Fernerkundung, wichtigste Eigenschaften der Datenquellen - Aufnahmedistanz (ermöglicht objektivere Erfassung) - Gute Zugänglichkeit auch schwer erreichbarer Gebiete (z.B. Röhricht) - Datenaktualität (heutige Satelliten täglich verfügbar) - Erfassungsmöglichkeiten außerhalb des menschlichen Wahrnehmungsvermögens (Verwendung von Wellenlängenbereichen außerhalb des sichtbaren Lichts) - Erfassung von Prozessen, die aufgrund der Ausdehnung nur aus großer Distanz wahrgenommen werden können - Historische Datenanalysen (z.B. Analyse der Landschaftsveränderung) Beispiele nennen können Geoobjekte und Vektor Raster - sonst nix aus Einführung Geoobjekte - sind räumliche Elemente, die zusätzlich zu Sachinformationen geometrische und topologische Eigenschaften besitzen und zeitlichen Veränderungen unterliegen können. - Kennzeichnend für Geoobjekte sind somit Geometrie, Topologie, Thematik und Dynamik Geoobjekte - Vektor und Rastermodell Vektor und Rastermodell, Vor- und Nachteile (nach Saurer und Behr 1997) Topologie Bildet die Informationen über die relative Lage und Nachbarschaftsbeziehungen ab Z.B. Umgebungsbeziehungen, Nachbarschaftsbeziehungen, Teilmengen, Überlagerungen (nach De Lange 2013) Räumliche und zeitliche Variabilität - Änderung der Thematik im zeitlichen Verlauf (z.B. Änderung des Biotoptyps, Grünland zu Siedlungsraum) - Änderung Lagebezugs und „Form“ der Objekte (z.B. Grenzverschiebungen, Biotopverkleinerung) - Ziel der Betrachtung ist die Beobachtung der Entwicklung bis hin zu einem regelmäßigen Monitoring z.B. Beobachtung der Entwicklung von Feldfrüchten in der Forschung, UAV-Aufnahmen alle 4 Wochen Daten, die zusammengesetzt Geo-Daten bilden - Geometriedaten: Größe, Lage, Form - Topologie: explizit gespeicherte räumliche Beziehungen - Graphische Repräsentation: Signaturen, Farbe, Beschriftung - Sachdaten: die „Attributtabelle“ in der jedem Objekt ein Datensatz (Zeile) zugeordnet wird Was ist Projektion, Transformation, Ref Elips, Geoz Elips… Definitionen Transformation: Übertragung der Daten von einem Koordinatensystem in ein anderes Projektionen Projektions-/Abbildungsverfahren: Ziel: Abbildung von Punkten aus dreidimensionalen Koordinatensystemen in die Ebene Original ist niemals längentreu, flächentreu und winkeltreu in die Ebene abzubilden Durch Abbildungsverfahren wird versucht eine der Verzerrungsarten zu vermeiden und die anderen klein zu halten Beispiel UTM-Zylinderprojektion: Universale Transversale Mercator Projektion Grundlage der aktuell üblichen Projektion der Geobasisdaten Winkeltreu, dadurch Formentreu aber nicht Flächen- oder Längentreu (z.B. verschiebt man im GIS eine Fläche verändert sich deren Größe) Geoid (= Äquipotentialfläche) Fläche, die dadurch definiert ist, dass die Schwerkraft an jedem Ort senkrecht wirkt und dadurch das Schwerepotential stets gleich hoch ist Fläche die im Mittel das Meeresniveau repräsentiert  physikalisches Modell der Erdfigur aufgrund der Massenverteilung im Erdmantel mit Beulen und Dellen („Kartoffel-Figur“) Geoidfläche entspricht keiner regelmäßigen, sondern einer flach-welligen Oberfläche im Raum Bezugsfläche für Höheninformationen!!! Referenzellipsoiden = streng geometrische Rechenfläche, die sich regional bestmöglich an das Geoid anpassen sollte: Geozentrische Ellipsoiden: Zentrum des Ellipsoiden ist identisch mit dem Erdmittelpunkt dient zur Abbildung der gesamten Erdoberfläche durchschnittliche Genauigkeit kleine Halbachse ist identisch mit der Rotationsachse Bsp. WGS 84, GRS80 Lokale Ellipsoiden: höhere Genauigkeit für kleinere Ausschnitte der Erdoberfläche Achsen lokal ausgerichtet Bsp. Bessel-Ellipsoid, Krassowski-Ellipsoid, Clarke-Ellipsoid Ziel ist die bestmögliche modellhafte Abbildung der Erdoberfläche, um beim Erstellen von Geodaten, z.B. im Rahmen von Trassenplanungen, möglichst nah an der Wirklichkeit zu sein Koordinatensysteme Geographische Koordinatensysteme: Ein Punkt wird beschrieben über zwei Winkel (Geografische Länge und Breite) und einen Höhenwert. Der Unterschied zwischen geozentrischen und lokalen Ellipsoiden wird durch eine Verschiebung zwischen den beiden Systemen Mittels dem geodätischen Datum erreicht (z.B. WGS84, ETRS 89, NAD1927) Kartesische Koordinatensysteme Dieses System wird durch drei senkrecht aufeinander stehende Achsen definiert, dessen Koordinatenursprung im Erdmittelpunkt liegt Geodätisches Datum = Definition einer bestimmten Figur als beste Annäherung an die Erdfigur angegeben durch einen Parametersatz definiert Bezugssysteme für die gesamte oder Teile der Erde Zentrales von der Landesvermessung (und vom Bund) verwendetes Datum in Sachsen-Anhalt: ETRS89 UTM 32 (GRS 80 Ellipsoid in der UTM-Projektion), EPSG-Code: 25832 Weitere Raumbezüge: Ehemals Landesvermessung: DHDN, „Pulkovo oder Krassowski“, EPSG: 2398 Oft noch im Naturschutz: DHDN, „Potsdam oder Bessel“, EPSG: 31468 In vielen GNSS-System als Grundsystem: WGS84, Geographisches Bezugssystem in Grad und Minuten In den meisten Basemaps verwendet: WGS84, Pseudo-Mercator, EPSG: 3857 Problem: Ist der Bezug nicht bekannt und falsch eingestellt, liegen die Geodaten an der falschen Stelle und Längen/Flächen stimmen nicht Geodät Datum UTM und Höhenbezüge nicht nötig auch hist nicht relevant GNSS z.B. nennen sie 3 Navstar GPS, Glonass, Beidou, Galileo Funktionsweise Funktionsweise Durch Entfernungsberechnung zu mindestens 3 Satelliten Entfernung wird über die Signallaufzeit zu den Satelliten gemessen – aus Zeit und Lichtgeschwindigkeit wird Entfernung Nicht Beispiele Beschreiben Funktionsweise Entfernungsberechnung Fehlerquellen Fehlerquellen Einflüsse auf die Genauigkeit und Funktion Atmosphärischer Einfluss Uhren und Position des Satelliten Mehrwegeausbreitung durch Reflexion an Gebäuden etc. Abschattung durch z.B. Bäume (Signal durchdringt Wasser nur wenige mm) Signalunterbrechungen Generelle Qualität des Empfängers (Uhr, Antenne, Verarbeitungsgeschwindigkeit) Sichtbare Satelliten Korrektursysteme Genauigkeitsverbesserung Verbesserung der Genauigkeit Wiederholungsmessungen (Mittelwertbildung) Nutzung von Ausgleichssystemen (D-GPS) Über Satelliten (WAAS/EGNOS) lokale Referenzstationen (SAPOS etc.) Nachbearbeitung (Post-Processing) Echtzeitausgleich (RTK), je schneller der Ausgleich desto Genauer (z.B.