Hauptkomponenten-Transformation
(Faktorenanalyse)

Die Hauptkomponenten-Transformation ist ein statistisches Rechenverfahren. Es versucht die Informationen, die auf viele Sensorkanäle verteilt sind, in 3 neuen Kanälen zu konzentrieren. Die Vergleiche der Graustufen von je zwei Sensorkanälen lassen im X-Y-Diagramm erkennen, ob es inhaltliche Übereinstimmungen gibt. Häufen sich die Werte um eine Linie, dann ist einer der beiden Datensätze entbehrlich, die Information kommt ja auch im anderen Kanal vor (direkte Proportionalität zwischen allen Werten in beiden Datensätzen). Gegensatz zur Linie ist die Punktwolke: K4 und K5 zeigen eigenständige Informationen (obere Reihe der Abbildung) ohne erkennbare kausale Abhängigkeiten.

verschiedene X-Y-Diagramme

Bei der Hauptkomponenten-Transformation werden alle Kanäle mit allen anderen rechnerisch verglichen, "Gemeinsamkeiten" werden in neue virtuelle Kanäle (hier HaKo 1 bis 7 genannt) geschrieben. Es entsteht also ein neuer Datensatz aus 7 Kanälen, von denen im Normalfall nur mehr die ersten 3 ausgewertet werden, sie enthalten oft bis über 80% der Gesamtinformation. Die 2.Reihe der Abbildung zeigt den Effekt dieser Transformation. Noch besser sieht man es aber in den gestretchten Bildern der ersten 3 Kanäle. Hier ergeben sich sehr prägnante Bilder. Das Bild-Beispiel zeigt die Landschaft am Kochelsee am 13.9.1999.

HaKo-Karte Kanal 1

Die neuen Hako-Bilder (hier Hako1, Mouseover zeigt Hako2) sind nun aber nicht mehr einem Licht-Kanal zugeordnet, sondern einem Thema. Das Thema eines Bildes kann z.B. heißen: Vegetation, Bodenfeuchte, Bodenarten, versiegelte Flächen, ... Bei der Interpretation von HaKo-Bildern müssen also zuerst die Inhalte gefunden werden. Dann erst kann man aus den 3 Inhalten auch ein Komposit anfertigen. Das sieht dann so aus:

Beispiele für HaKo-Karten

Hier wurde HaKo1 als "Vegetationskarte" gedeutet, deshalb hier auf "Grün",
HaKo2 wurde als "Boden-Karte" gedeutet, deshalb hier auf "Rot",
HaKo3 wurde als "Feuchte-Karte" gedeutet, deshalb hier auf "Blau"

(Mouseover zeigt auch eine Variante: HaKo4 wurde auf "Grün" gesetzt, weil HaKo4 offensichtlich abgestorbene pflanzliche Biomasse bzw. Schilfflächen anzeigt. Assoziativ ist auch die 2. Karte gut zu interpretieren.)

Wichtiger Hinweis:
Die inhaltliche Deutung der einzelnen Faktoren (HaKo-Kanäle) ist das Kernstück der Interpretation. Die zugehörigen Einzelkanal-Bilder sollten deshalb auch gut dokumentiert werden. Messdaten aus den Subtropen oder aus der gemäßigten Zone mögen im multispektralen Komposit ähnlich aussehen, die Hauptkomponenten-Transformation liefert aber recht unterschiedliche Faktoren:
- In der gemäßigten Zone liefert die Vegetation die meisten Informationen, deshalb konzentrieren sie sich in HaKo 1.
- In den Trockenzonen liefern die sichtbaren Gesteine die wichtigsten Informationen, deshalb konzentrieren sich Gesteins-Informationen in HaKo 1.

Ziel:

Umformung eines Strahlungs-Datensatzes in einen thematischen Datensatz über Hauptkomponenten-Transformation

Probleme: 

Die HaKo-Kanäle müssen inhaltlich bestimmt werden. Dies gelingt am besten durch Ortsbegehung, aber auch durch Interpretation des Echtfarben-Komposits zum gleichen Zeitpunkt.

Umsetzung:

mit "Pixel-GIS"
mit "PSP 7" nicht möglich
mit "PSP 8/9" nicht möglich
mit "LeoWorks" und
mit "ENVI-Freelook" nicht möglich