Fernerkundung: Grundlagen, Komponenten und Anwendungsbereiche

Fernerkundung: Definition und Grundlagen

Fernerkundung ist die Technik, die die Fernüberwachung und Abbildung der Erdoberfläche mittels Sensoren ermöglicht, die an Bord von Flugzeugen oder Satelliten installiert sind.

Schlüsselkomponenten der Fernerkundungssysteme

• Sensor

  Ein Sensor erfasst, kodiert und sendet Bilder von der Erdoberfläche. Er dient als Kernstück auf Flugzeug- oder Satellitenplattformen.

• Energiefluss und Sensortypen

  Der von den Sensoren erfasste Energiefluss. Abhängig davon, ob die Sensoren für ihren Betrieb von externer oder interner Energie abhängen, unterscheiden wir zwischen zwei Arten von Sensoren:

  • Passive Sensoren

    Passive Sensoren nutzen einen externen Energiefluss, der von der Sonne stammen, von der Erdoberfläche reflektiert werden oder von Elementen auf der Oberfläche selbst emittiert werden kann.

  • Aktive Sensoren

    Aktive Sensoren senden eine eigene Strahlung aus und erfassen deren Reflexion von der Erdoberfläche.

• Empfangszentrum

  Das Empfangszentrum: Das von den Sensoren erfasste Bild wird in digitale Informationen umgewandelt, die mithilfe von Antennen im Bereich des Satelliten gesammelt werden. Hier werden die digitalen Informationen verarbeitet, korrigiert und spannende Elemente hervorgehoben. Die Interpretation und Verteilung an die Interessenten erfolgt in digitalem, analogem oder optischem Format.

• Vertriebssystem

  Das Vertriebssystem: Typischerweise telematisch, um den Zugang zu den gesammelten Informationen für Studien und Interpretationen zu erleichtern und daraus Schlussfolgerungen zu ziehen.

Anwendungsbereiche der Fernerkundung

Die Fernerkundung liefert Daten über Gebiete genauer, schneller und zuverlässiger als herkömmliche Methoden, insbesondere für große oder schwer zugängliche Flächen. Sie ermöglicht die regelmäßige Überwachung, die Erkennung von Veränderungen zwischen zwei Messungen und die Erstellung von Vergleichen.

Sie wird in folgenden Studien und Anwendungen eingesetzt:

• Vorstoß und Rückzug von Gletschern oder Wüsten
• Klimawandel
• Ozonloch
• El Niño
• Bewertung und Überwachung der Bodenqualität und -degradation
• Erkennung von Schäden in der Landwirtschaft durch Schädlinge oder atmosphärische Phänomene
• Dürre- und Brandrisikomanagement
• Überwachung der Auswirkungen von Bergbau oder Dammbauten
• Ölunfälle
• Gefahren von Vulkanen und Erdbeben

Elektromagnetische Strahlung in der Fernerkundung

Fernerkundungssensoren nutzen Spektralbereiche, die von der Atmosphäre nicht stark absorbiert werden (sogenannte atmosphärische Fenster):

• Sichtbarer Bereich des Spektrums

  Der sichtbare Bereich des Spektrums: Obwohl er die sieben Farben des Regenbogens umfasst, nimmt das menschliche Auge hauptsächlich Blau, Grün und Rot wahr. Dieser Bereich wird in der konventionellen Fotografie verwendet, die panchromatisch (Schwarz-Weiß) oder farbig sein kann.

• Infrarot-Bereich

  Der Infrarot-Bereich: Dieser ist in drei Unterbereiche unterteilt:

  • Nah-Infrarot (NIR)

    Wird in der konventionellen Fotografie mit Spezialfilmen und digitalen Sensoren eingesetzt. Besonders nützlich für die Analyse von Vegetation.

  • Mittleres Infrarot (MIR)

    Wird ausschließlich mit digitalen Sensoren erfasst, die Wärmeenergie sammeln, die von Objekten oder Medien ausgestrahlt wird, insbesondere wenn diese Feuchtigkeit enthalten.

  • Fern-Infrarot oder Thermisches Infrarot (TIR)

    Erfasst die Wärme, die von der Erdoberfläche abgegeben wird, nachdem sie von der Sonne erwärmt wurde, oder entdeckt die Anwesenheit von Lebewesen oder anderen Wärmequellen wie Feuer. Wird zur Untersuchung des Klimawandels verwendet.

• Mikrowellenbereich

  Wird von Radarsensoren genutzt, um Bilder der Erdoberfläche auch unter schwierigen Bedingungen wie Wolkenbedeckung oder Dunkelheit zu erstellen.