Mit GPS und Satellitenbild auf Fahrrad-Exkursion

Panchromatische Fotos aus dem All

Ein einkanaliges Satellitenbild ist ein unscharfes Schwarz-Weiß-Foto, es ist kein generalisiertes Bild wie eine Karte oder der Atlas und es ist kein Kunstfarbbild wie ein Komposit, das aus zwei oder drei Satellitenbilddatensätzen gemixt ist. Panchromatische S/W-Bilder (= PAN) umfassen den Spektralbereich von Blau über Grün und Rot bis hinein ins Nahe Infrarot (= NIR). Mit diesem Spektralbereich ist Vegetation auch im S/W-Bild (wegen NIR) sehr gut zu differenzieren. Dies gilt für den normalen panchromatischen Film ebenso wie für das Satellitenbild.
SPOT (PAN) bzw. Landsat 7 (PAN) bzw. IRS-1C (PAN) bzw. MOMS (PAN) von der russischen Raumstation MIR sind Quellen für solche S/W-Fotos aus dem All.
Panchromatische Satellitenbilder werden bevorzugt zur Erfassung von Strukturen (Wegenetz, Flur- und Siedlungsformen) verwendet. Komposite von Multispektralscannern werden im Gegensatz dazu zur Analyse der Bodennutzung, der Gewässerqualität oder der Feuchtezonen benutzt.
Radarbilder sind für eine Fahrrad-Exkursion ungeeignet.

Durch die große Distanz von etwa 800 km zwischen Aufnahmesystem (Satellit) und Aufnahmeobjekt (Landschaft) kommt es zur "Unschärfe" der PAN-Bilder, d.h. ein Bildpunkt entspricht etwa einer Fläche in der Natur von 6,5 m x 6,5 m. Feinere Details können nicht erkannt werden. Auf einem normalen S/W-Foto-Abzug ist es im Prinzip ebenso: Nehmen Sie ein sehr gutes Vergrößerungsglas und Sie sehen die durch die Auflösung des Filmmaterials vorgegebene "Unschärfe".

GPS als Orientierungshilfe

Über ein GPS (Global Positioning System) ist die Bestimmung von Koordinaten im Gelände derzeit bis auf etwa 30 m genau möglich. Diese "Auflösung" passt ungefähr zur Auflösung der Satellitenbilder. Sind erst einmal vier markante Geländepunkte (Teiche, Straßenkreuzungen) im Satellitenbild mit Koordinaten versehen, so ist das kugelförmige Gitternetzsystem für Koordinaten theoretisch festgelegt.
Ein interessantes Objekt vor Ort, das als solches im Satellitenbild nicht zu erkennen ist, kann nun über die GPS-Koordinaten im Satellitenbild identifiziert werden. Umgekehrt: Zu jedem Bildpunkt lässt sich ein Koordinatenpaar ermitteln, das GPS-Empfangsgerät führt den Nutzer in der Natur zum angegebenen Ort.
Wenn Sie ein Notebook auf die Exkursion mitnehmen, dann können Sie die GPS-Daten, das Satellitenbild und eine Topographische Karte von CD-ROM (1:50 000 oder 1: 200 000 von den Vermessungsämtern) mit Spezialsoftware wie "Quo Vadis" zusammenführen. Die in dieser Software enthaltene Datenbank zu Ortsnamen und Geländebesonderheiten erlaubt es Ihnen ein Satellitenbild zur topographischen Karte umzugestalten oder das Satellitenbild als Grundlage für ein Exkursionsprotokoll (was gab es an einem GPS-Punkt an Besonderheiten) zu verwenden.

Drei grundsätzliche Aufgabenstellungen bieten sich an:
1. Sie sind bei einem Geländepunkt, den Sie im Satellitenbild markieren möchten.
Die vom GPS angezeigten Daten (Taste Mark beim Garmin-Gerät) werden im GPS gespeichert und können benannt werden (z.B. GZ001). Auf amtlichen Karten ist oft schon ein GPS-Gitternetz eingedruckt, auf Satellitenbildern müssen Sie sich dies normalerweise selbst konstruieren (Bleistift und Lineal genügen dazu) oder Sie verwenden die Software Quo Vadis.
2. Sie sehen im Satellitenbild eine Auffälligkeit, die Sie vor Ort aufsuchen möchten. Dazu bestimmen Sie im Satellitenbild (über das selbst entworfene Gitternetz oder über Quo Vadis) die Koordinaten. Diese Koordinaten geben Sie in das GPS manuell ein oder Sie übertragen den ganzen Routenplan von Quo Vadis ins GPS-Empfangsgerät über Kabel. Das GPS-Gerät führt Sie an den Zielort.
3. Sie benutzen die GPS-Software zum Justieren (Kalibrieren) von Satellitenbild-Ausschnitten (Georeferenzieren). Die in Quo Vadis enthaltene Datenbank verwandelt das Satellitenbild in eine topographische Satellitenbildkarte.

Die Fotoexkursion mit Fahrrad, GPS und Satellitenbild
auch als Simulation einer Expedition in ein "unbekanntes Gebiet" mit GPS und Satellitenbild möglich

Jede Arbeitsgruppe erhält ein abgegrenztes Zielgebiet auf einem Ausdruck eines panchromatischen Satellitenbildes eingetragen. Die Exkursion beginnt gemeinsam, die Arbeitsgruppen werden dann entlang der Route auf die einzelnenZielgebiete verteilt.
(Vor dem Ausdruck der Bilder zur besseren Sichtbarkeit zuerst mit PaintShopPro über Menü "Farben" --> "Histogramm Befehle" --> "Angleichen" behandeln)

Original "Böhmerweiher" nach "Angleichen" über PSP
Je nach Arbeitsschwerpunkt werden Farbausdrucke von geeigneten Kompositen zum PAN-Bild beigegeben. Schüler müssen dann für ihr jeweiliges Zielgebiet eine Farblegende mit inhaltlicher Aussage entwickeln und über die Software "Satlupe" oder "Landsat" als sog. "überwachte Klassifikation" nachbearbeiten.

 

Das Generalthema zum Satellitenbild sollte sein:
Sichtbarkeit und Generalisierung
1. Welche Objekte sind im Satellitenbild sichtbar, nicht sichtbar, warum?

Auflösung, Farbe, Kontrast, Linienelemente, Flächenelemente.
Indirekte Sichtbarkeit aufspüren: Feuchte, Böden, Landnutzung, Straßenführung, usw. lassen auf das Relief schließen: Geländekanten zeichnen sich oft in der Landnutzung ab. Querschnitte zeichnen lassen!

2. Welche Ansichten, bzw. Fotos sind typisch für das jeweilige Zielgebiet?

Auf welche Fotos trifft das Prädikat "typisch für ..." zu? Fotos auswählen und nach Themenbereichen (siehe unten) sortieren lassen. Als Nachbereitung ausgewählte Fotos multimedial aufbereiten lassen.

3. Wie lässt sich der Untersuchungsraum in Teilräume gliedern?
(= Generalisierung)

Wie lässt sich dies auf digitale Weise überprüfen? (Multipektrale Originaldaten mit Satlupe klassifizieren.)

Für die jeweiligen Zielgebiete der Arbeitsgruppen ist eine Mini-Strukturanalyse mit einem thematischen Schwerpunkt zu erstellen. Fotos, Befragung, Geländeuntersuchungen zur Geomorphologie (Böden, Gewässer, Relief, etc.) Bodennutzung. Zuletzt ist eine fachgerechte Dokumentation anzustreben.

 

Eine ausführliche Anleitung finden Sie auf der Webpage von SatGeo, ebenfalls ein InfoSCHUL-Projekt.