Ein Überblick

Bei fachkundiger Nutzung erschließen Wetter- und Erdbeobachtungssatelliten schulisch völlig neue Inhalte. Insbesondere die Rückstreuung von der Erde in den Weltraum im infraroten Licht und im Mikrowellenbereich ermöglicht z.B. eine flächendeckende Beobachtung der Aktivität der pflanzlichen Biomasse, der Oberflächentemperaturen, der Wolken, der Rauhigkeit von Gelände oder von Vegetation sowie das Auftreten von Starkniederschlägen.

Was ist alles zu bedenken? Das Aufnahmesystem der Satelliten und die jeweilige Bildaufbereitung bestimmen, welche Inhalte über die Bilder erschlossen werden können.

- Welche Sensoren kommen zum Einsatz? Sensoren für das sichtbare Licht (wie unser Auge), für das infrarote Licht (pflanzliche Zellstruktur, Wassergehalt, Temperatur) oder Sensoren im Bereich der Microwellen (Relief, Landhöhen, Starkregen, Oberflächenrauhigkeit von Vegetation)?

- Wie fein ist die Auflösung des Sensorsystems? Weitwinkel-Sensoren machen zwar grobe Bilder, dafür liefern sie eine großräumige Differenzierung. Systeme mit schmalen Aufnahmestreifen haben das Problem, dass der Nachbarstreifen oft erst nach Tagen wieder neu überflogen wird. Eine rasch wechselnde Witterung verhindert einen präzisen Vergleich benachbarter Aufnahmestreifen.
Bilder mit einer Auflösung von 188m x 188m pro Bildpunkt sind anders auszuwerten als Bilder mit einer Auflösung von 25m x 25m oder gar 3m x 3m. Ein Vergleich mit dem Atlas: Auch Karten unterschiedlicher Maßstäbe sind unterschiedlich zu interpretieren.

- Wie wurden die Bilder aufbereitet? Im Originalbild mit 256 Graustufen kann das menschliche Auge fast nichts erkennen. Erst die Aufbereitung über Stretch lässt Strukturen sichtbar werden. Unterschiedliche Helligkeitswerte in einem Graustufnbild lassen die Umrisse von Seen, Wäldern, Städten etc. erkennen.
Bzgl. der Texturen lassen sich Bilddaten von nur einem Spektralkanal so gut wie nicht interpretieren. Was bedeutet schon eine niedrige, mittlere oder hohe Rückstrahlung z.B. im roten Licht? Fast alle Objekte auf der Erde strahlen rotes Licht zurück. Erst der Intensitätsvergleich der einzelnen Spektralkanäle erlaubt eine qualitative Aussage. Je nach Geschick des Bildbearbeiters entstehen im Computer aus drei Graustufenbildern farbige Bilder, sog. Komposite. Unser Auge macht dies automatisch für das Licht im sichtbaren Bereich. Bei Nutzung des infraroten Lichts und der Microwellen entstehen Farbbilder, die das menschliche Auge in der Natur so nicht sehen könnte.

Beispiele für die wichtigsten Satelliten-Bildtypen und deren Einsatzbereiche im Unterricht:

Mosaik	Mosaik - Ziel: Vergleichen im globalen Maßstab (globale Messwertkarten). Hier liegen die wirkungsvollsten Anwendungen im lehrerzentrierten Unterricht. Eine Vergleichsübung mit Bildern zu einem Datum zeigt wichtige Beispiele. Themenbereiche: Wetter, Temperatur, Meeresströme, Starkregen, Biomasse, Großstrukturen
Quicklook	Quicklook - Ziel: Überblick über regionale Grob-Strukturen (Landschaften) und Voransicht zu den Originaldaten. NOAA großräumig zur Thematik Vegetation und Temperatur, LANDSAT oder IRS-1C/1D eher kleinräumig zur Thematik Bodennutzung, Siedlungsformen, Küstenformen, ... TERRA mit Sensor Modis zeigt die Physiognomie von Großlandschaften auch im jahreszeitlichen Wechsel
mittlere Auflösung	mittlere Auflösung - Ziel: Überblick über regionale Grob-Strukturen (Landschaften). Diese Bilder dienen primär der professionellen Auswertung. Speziell aufbereitete Farbkomposite erschließen vor allem nachfolgende Themenbereiche: Meteosat und NOAA: Wetter NOAA: Biomasse, Temperatur IRS-WIFS und SEAWIFS: Biomasse TERRA mit Modis zur Feuerüberwachung
hohe Auflösung	hohe Auflösung - Ziel: Dokumentation lokaler Beobachtungen in Teillandschaften. Diese Bilder dienen primär der professionellen Auswertung. Speziell aufbereitete Farbkomposite erschließen vor allem nachfolgende Themenbereiche: LANDSAT, IRS-1C/1D und ASTER: Bodennutzung, Siedlungsformen, Vegetationsschäden
höchste Auflösung	höchste Auflösung - Ziel: Kleinräumige lokale Analyse. Einsatz wie beim Foto oder Luftbild. Im Unterricht nur zum Vergleich von Siedlungs-, Infra- oder Nutzungsstrukturen geeignet. "Russenbilder" von D-SAT-2 und IKONOS: Erstellung und Nachführung von Landkarten etc. Für den Nahraum deutscher Schulen durch Orthofotos in reduzierter Auflösung ersetzbar.
Höhenmodell	Höhenmodell, DGM, DEM: Eigentlich eine Zusatzinformation (aus Radar-Satelliten-Daten) zur Interpretation von Satellitenbildern. In der Schule besonders zur Darstellung kleinräumiger geomorphologischer Sachverhalte geeignet.
Animation	Animation - Ziel: Darstellung großräumiger Veränderungen im Verlauf eines Jahres, insbes. mit Ergebnissen der Wettersatelliten mit hoher zeitlicher Auflösung (Mosaike).

Eine Anleitung zu den verschiedenen Arbeitstechniken gegliedert nach Bildtypen hilft beim Unterrichtseinsatz.