Thema a 06: Sichtbares Licht (VIS)

Strahlungsmessungen im sichtbaren Licht bei Satellitensensoren und bei der Digi-Kamera: Welche Wirkung hat die Atmosphäre auf die Intensitäten des von Satellitensensoren im sichtbaren Bereich gemessenen Lichts?

Mit Digi-Kamera als Messinstrument werden die Lichtverhältnisse für 5 Landschaftsobjekte erfasst, z.B. Wiese, Streuwiese, Wasser, Nadelwald, und mit dem Satellitenbild verglichen. Satelliten-Sensoren und die Chips von digitalen Kameras arbeiten in ähnlicher Weise. Zu jedem Lichtbereich werden Lichtintensitäten punktweise erfasst.
Der Weg des Lichts ist aber bei Satellitensensoren und digitalen Kameras sehr unterschiedlich, insbesondere der lange Weg durch die Atmosphäre und der Gehalt an Aerosolen und Wasserdampf beeinflusst die Lichtmessungen.

Wie wirkt sich dies auf die Satellitenmesswerte im sichtbaren Licht (VIS) aus?

Vorgehensweise:

1. Es wird ein Landschaftsfoto mit unterschiedlichen Bodennutzungsklassen ausgewählt. Es sollen große Flächen wie z.B. Laubwald, Nadelwald, geschlossene Wiesen-, Acker-, Verkehrs- und Wasserflächen enthalten sein. Diese Flächen sollen auch im Ausschnitt des Satellitenbildes deutlich zu erkennen sein. Das Foto sollte an einem Sonnentag mittags aufgenommen sein, damit es mit den Strahlungsverhältnissen der Landsat-Daten vergleichbar ist.

2. Das Foto über die Software LANDSAT.EXE, linkes Teilprogramm 'IMG/LAN/TIF/RAW-Bild' in ein 480-Foto-Set verwandeln.

3. Mit 'Pixel-GIS' (rechtes Teilprogramm) wird der Foto-Datensatz aufgerufen. 

4. Auf Papier macht man sich eine Tabelle für jede Bodennutzungsklasse. Es müssen zu jeder Klasse 10 R-G-B-Werte aus dem Foto mittels Lupe ermittelt werden. Aus den 10 Rot-Werten (Kanal 3) wird am Ende ein mittlerer Rot-Wert 'Rot_f' für die Klasse berechnet. Analog für Grün und Blau. 30 Messwerte werden zu 3 Mittelwerten umgerechnet. Und dies für jede Bodennutzungsklasse.
In einer neuen Tabelle werden alle Ergebnisse eingetragen:
Rot_f steht für den Rot-Mittelwert aus dem Foto, Rot_s für den aus dem Satbild.

Nutzungsklasse

Rot_f

Rot_s

Grün_f

Grün_s

Blau_f

Blau_s

Wiese

 

 

 

 

 

 

Nadelwald

 

 

 

 

 

 

Laubwald

 

 

 

 

 

 

Wasser

 

 

 

 

 

 

Verkehrsfl.

 

 

 

 

 

 

Ackerfl.

 

 

 

 

 

 

5. Nun wird (statt dem Foto) der Satellitendatensatz aufgerufen.
Mit der Lupe wird in Flächen der einzelnen Nutzungsklassen nach je einer Stelle mit einem aussagekräftigen Pixel gesucht. Dafür werden Rot_s, Grün_s, Blau_s ermittelt und in die Tabelle nachgetragen. Das Pixel soll von gleichartigen umgeben sein.

6. Nach den Tabellenwerten fertigt man für jedes Licht ein eigenes Korrelationsdiagramm, etwa nach diesem Muster für B=Blau. Auf beiden Achsen sind die Graustufen (0 - 255) angetragen. (Blau_f; Blau_s) bilden ein Zahlenpaar für einen Punkt im Diagramm:

Die Neigung der gedachten Korrelationslinie (stellvertretend für die Punkte) zeigt den Einfluss der Atmosphäre im jeweiligen Licht. Die 3 Lichtbereiche sollten sich deutlich unterscheiden. Ausnahme wäre vielleicht eine Föhnsituation mit besonders klarer Luft zum Zeitpunkt des Satellitenbildes. Die Unterschiede zwischen den 3 Diagrammen sind zu erklären.

Anmerkungen zum Thema Strahlung

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