Das Problem der Farben eines Satellitenbildes

In Lehrplänen (z.B. zum G8 in Bayern) steht der kurze Hinweis "Satellitenbilder". Was versteckt sich hinter dem Begriff?

Kennt man die schönen Bildbände mit Satellitenbildern, so ist man verleitet Satellitenbilder als "Fotos" von Großräumen unserer Erde zu verstehen.
Dem ist aber nicht so, der optische Eindruck täuscht.

Satellitenbilder werden aus flächendeckenden Messwerten der Sensoren an Bord von Satelliten erzeugt. Über mathematische Rechenverfahren und Bildverarbeitungsprogramme entstehen nach z.T. mühevoller Feinarbeit farbige Landschaftsbilder.

Wenn man sich außerdem bewusst macht, dass man hierbei meist farbige Landschaftsbilder vor sich hat, die aus dem infraroten Licht und nicht aus dem sichtbaren Licht entwickelt wurden, dann zeigt das auch, dass man über Satellitenbilder etwas sehen kann, was uns Menschen mit unseren eigenen Augen in der Natur verwehrt ist.

Auf was muss man bei der Interpretation der Farben eines Satellitenbildes achten?

a) Farbkomposite aus 3 einzelnen Messreihen zu Lichtintensitäten

Nur sehr selten machen sich die Autoren eines Satellitenbildes die Mühe, einzelne Farbbereiche mit einer inhaltlichen Legende zu versehen. Komposite haben in der Regel keine Legende. Das Problem: Was bedeutet z.B. die Farbe "Grün"?
Nadelwald, Laubwald, Wiese, Feuchtwiese, Trockenrasen, Weide, Chlorophyll oder Zellzustand bei Pflanzen wären zu erwartende Inhalte bei Bildern mit Echtfarbencharakter, das sind Farbkomposite  aus (Rot, Grün, Blau) oder (Rot, Nahes Infrarot, Blau) oder (Mittleres Infrarot, Nahes Infrarot, Rot).
Im Farbkomposit (Nahes Infrarot, Rot, Grün) erscheinen die obigen "Vegetations"-Inhalte statt in Grüntönen in Rottönen. Der Informationsgehalt bleibt gleich, das Aussehen hat sich grundsätzlich verändert.
Assoziativ ist das "grüne" Bild leichter zu interpretieren als das "rote" Bild.


RGB=(341)


RGB=(432)

b) Beleuchtungsverhältnisse

Probleme bei der Interpretation von farbigen Satellitenbildern entstehen auch durch die unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnisse auf der Erde. Bilder der gleichen Kanalkombination sehen in hohen Breiten anders aus als in den niederen Breiten. Winter- und Sommer-Bilder der mittleren Breiten unterscheiden sich nicht nur wegen unterschiedlicher Vitalität der Vegetation sondern auch wegen des Einflusses der Atmosphäre auf die Beleuchtung. Im Winter fällt das Licht schräg ein, der Weg durch die Atmosphäre ist im Winter (um 10.30 Uhr Überflugzeit) länger als im Sommer. Dadurch verändern sich die Farbkomponenten. Der aufgehende Mond sieht z.B. anders aus als der hochstehende Mond.

c) Darstellung einer einzigen Messreihe (z.B. Temperatur)

Farbbilder zu einzelnen Messreihen, hier das Beispiel Temperatur, entstehen über Farbpaletten. Dabei wird jedem Messwert eine Graustufe oder ein Farbton zugeordnet.
Im Graustufenbild ist hier kühl = schwarz, weiß = warm;
Im Farbbild ist hier kühl = blau, rot = warm.
Assoziativ ist das Farbbild leichter zu interpretieren als das Graustufenbild.


Kanal 6: Temperatur


Kanal 6: Temperatur

d) Darstellung von Rechenergebnissen aus 2 Messreihen (z.B. NDVI)

Der NDVI (Normierter Differenzen-Vegetations-Index) berechnet sich für jeden Bildpunkt aus (NIR-Rot)/(NIR+Rot). Der Index misst die Vitalität von pflanzlicher Biomasse. Hier hat die Skala die Funktion einer Legende.


NDVI-Graustufen-Karte


NDVI-Farbkarte

Ergänzende Informationen zum NDVI