Mit GPS und Satellitenbild auf Fahrrad-Exkursion

Ziele des Projekts:
Individuelle Wahrnehmung im Nahraum der Schule trainieren und Möglichkeiten der Darstellung des Nahraums bewusst machen.

Was ist wichtig?

Die Topware-CD "D-SAT-2" ermöglicht den Ausdruck höchstaufgelöster Bilder jeder Schulumgebung. Verschiedene Satellitensysteme im Vergleich, das bringt schon in der nächsten Schulumgebung interessante Ergebnisse. Scharf sehen, schön sehen, infrarot sehen, forschend sehen, generalisierend sehen, ...


Ein Satellitenbild (Cosmos KVR 1000, 3m x 3m) und das Foto vor Ort

Ergebnisse:

1. Die Erkennbarkeit von Objekten im Satellitenbild (Bewusstsein schaffen)

2. Die Funktion der Landschaft (Flächennutzung, Klassifizierung)

3. Die Erkundung einzelner Objekte (Gewässer, Landschaftsveränderungen)

4. Die Gestaltung der Schulhomepage (Heimatkunde im Satellitenbild)

5. Ein Fotoalbum zu einem Satellitenbild


Erfahrungen:
Die geringen methodischen Vorkenntnisse bei Schülern erschweren die effektive Geländearbeit und erzeugen viel Leerlauf. Für die multimediale Aufbereitung fehlt den Schülern zumeist das notwendige Durchhaltevermögen. Damit ein solches Projekt gelingt, bedarf es einer straffen Aufgabenstellung. Die praktische Geländearbeit selbst bereitet den Schülern viel Fraude.
Unser Projekt hatte verschiedene konkurrierende Ansatzpunkte (besser wäre es gewesen, nur einen Aspekt zu verfolgen!):
a) GPS und Satellitenbild als Startidee
b) Fotos als induktiver Einstieg in den Nahraum
c) Digitale Klassifikation als deduktiver Ansatz

Panchromatische Fotos aus dem All


(über panchromatische Bilder)

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 ein Notebook auf der Exkursion zur Verfügung steht, dann kann man 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, 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. Man ist bei einem Geländepunkt, den man im Satellitenbild markieren möchte.
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 muss man sich dies normalerweise selbst konstruieren (Bleistift und Lineal genügen dazu) oder man verwendet die Software Quo Vadis.
2. Man sieht im Satellitenbild eine Auffälligkeit, die man vor Ort aufsuchen möchte. Dazu bestimmt man im Satellitenbild (über das selbst entworfene Gitternetz oder über Quo Vadis) die Koordinaten. Diese Koordinaten gibt man in das GPS manuell ein oder man überträgt den ganzen Routenplan von Quo Vadis ins GPS-Empfangsgerät über Kabel. Das GPS-Gerät führt an den Zielort.
3. Man benutzt die GPS-Software zum Justieren (Kalibrieren) von Satellitenbild-Ausschnitten (Georeferenzieren). Die in Quo Vadis enthaltene Datenbank verwandelt das Satellitenbild in eine topographische Satellitenbildkarte.
(Beispiel Alpen)

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 einzelnen Zielgebiete 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.
Stehen keine panchromatischen Bilder von SPOT oder Landsat 7 zur Verfügung, dann ist die CD-ROM "D-SAT-2" mit älteren russischen Aufnahmen (Filmtechnik) höchster Auflösung eine sehr gute Lösung.

 

Zur Wiederholung:
Das Generalthema zum Satellitenbild sollte sein:

Erkennbarkeit und Generalisierung
1. Welche Objekte sind im Satellitenbild erkennbar, nicht erkennbar, 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 nach Muster eines kommentierten Fotoalbums.

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

Wie lässt sich dies auf digitale Weise überprüfen (evaluieren)? (Multispektrale Originaldaten mit der Software Satlupe klassifizieren: Beispiel Murnauer Molassetrog)

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.

 

Die Themengebiete zu "Erkennbarkeit und Generalisierung im Satbild"
(Über einen Klick auf die Symbole kommen Sie zu einem Beispiel.)
Siedlungsstrukturen - Flurformen - Reliefformen
in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit, bevorzugt über panchromatisches Bildmaterial oder über topographische Karten.
Bodennutzung - Böden - Reliefformen
in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit, bevorzugt über Landsat-Komposite:
Blattflächenindex (LAI, wieviel Blattfläche kann der Satellit sehen), Pflanzenbestimmungen, Befragung eines Landwirts zum Fruchtwechsel, zur Eignung der Böden, zum Anbaukalender, kleine Bodenanalyse.
Gewässersituation - Reliefformen
in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit, bevorzugt über Landsat-Komposite:
Tiefe, Sichtbarkeit, Untergrund, Biomasse, Einleitungen, Strömungsverhältnisse, Sedimentfracht, Ufervegetation, Hochwassergefährdung, Nutzungsmöglichkeiten.
Geologie - Feuchtzonen - Reliefformen
in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit, bevorzugt über PAN, SAR und Landsat-Komposite:
Bodenfeuchte, Verlandungszonen, Zeigerpflanzen, Gewässernetz, fehlende Bodennutzung, Landschaftsschutzgebiete.

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