Was ist der Unterschied zwischen Multi- und Hyperspektraldaten?
Was?
Multispektral
Hyperspektral
Anzahl Spektralbänder
Erfassen wenige (typischerweise 3 bis 10) breitbandige Spektralbänder.
Erfassen sehr viele (oft mehrere hundert) schmalbandige Spektralbänder.
Spektrale Abdeckung
Die Bänder sind diskret und oft über verschiedene Bereiche verteilt (z.B. sichtbares Licht, nahes Infrarot).
Die Bänder decken einen nahezu kontinuierlichen Spektralbereich ab, mit sehr schmalen Intervallen zwischen den Bändern.
Detailgenauigkeit
Liefert grobe spektrale Informationen, ausreichend für allgemeine Klassifikationen.
Liefert detaillierte spektrale Signaturen, ideal zur genauen Identifikation von Materialien.
Datenmenge und Verarbeitung
Kleinere Datenmengen, einfachere Verarbeitung.
Sehr große Datenmengen, benötigt aufwändigere Analyseverfahren.
Ordne die Begriffe zu!
Begriffe: Rayleight-Streuung, Mie-Streuung, nicht-selektive Streuung
Zuordnung:
Partikel, deren Durchmesser viel kleiner ist als die Wellenlänge
Partikel, deren Durchmesser > 10 mal so groß ist wie die Wellenlänge
Partikel, deren Durchmesser gleich und größer ist als die Wellenlänge
Partikel, deren Durchmesser viel kleiner ist als die Wellenlänge = Rayleight-Streuung -> Himmel ist blau
Partikel, deren Durchmesser > 10 mal so groß ist wie die Wellenlänge = nicht-selektive Streuung -> weißes Ausssehen von Wolken, große Wassertröpfchen
Partikel, deren Durchmesser gleich und größer ist als die Wellenlänge = Mie-Streuung -> typisch bei Aerosolen, Wassertröpfchen, Staub
Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Sensoren?
Nutzen natürliche Strahlungsquellen, hauptsächlich Sonnenlicht, das von der Erdoberfläche reflektiert wird.
Erfassen die von der Oberfläche reflektierte oder emittierte Strahlung (z.B. sichtbares Licht, Infrarot).
Sind abhängig von den Beleuchtungsbedingungen (Tag/Nacht, Wetter).
Beispiele: Landsat OLI, Sentinel-2 MSI, MODIS.
Senden selbst elektromagnetische Strahlung aus (z.B. Laser- oder Mikrowellen) und messen die zurückgestreute Strahlung.
Können unabhängig von Sonnenlicht arbeiten, also auch nachts oder bei Bewölkung.
Beispiele: Radar (SAR), LIDAR.
Nenne die grundlegenden Strahlungsgesetze und was sie Aussagen.
Was sind atmosphärische Fenster?
Nenne hyperspektrale / multispektrale Satellitenmissionen!
Hyperspektral:
EnMAP
PRIMA (Italien)
Hyperion (früher NASA Satellit auf EO-1)
CHIME (Kanada, geplant)
Multispektral:
Landsat 8 (USA)
Sentinel-2 (ESA)
SPOT (Frankreich)
RapidEye
Nenne Anwendungen für Hyperspektraldaten!
Materialidentifikation und Klassifikation
Detaillierte Unterscheidung von Gesteinen, Mineralien, Bodenarten oder Vegetationsarten durch ihre spezifischen spektralen Signaturen.
Landwirtschaft und Pflanzenanalyse
Erkennung Pflanzenstress, Krankheuten, Nährstoffmangel oder Wasserstress
Präzisionslandwirtschaft zur optimalen Bewirtschaftung
Umweltmonitoring
Überwachung von Gewässerqualität, z.B. Algenblüte oder Schadstoffbelastungen
Erkennung von Umweltverschmutzungen und Schadstoffen
Forstwirtschaft
Bestimmung von Baumarten, Biomasse, Gesundheit und Schädlingen
Geologie und Bergbau
Kartierung von Mineralvorkommen, Explirationen und Überwachung von Bergbaugebieten
Militär und Überwachung
Tarnungserkennung, Zielidentifikation und Geländeanalysen.
Küsten- und Meeresforschung
Kartierung von Korallenriffen, Sedimenten und Küstenlinien.
Endlose Nutzergruppen: Wissenschaftler, Private, NGOs, Landwirte, Regierungen, Behörden
Böden und Geologie, Landwirtschaft, Gewässer, Dienstleistungsanbieter
Veränderungsanalysen (Überwachung der Prozesse an der Erdoberfläche, menschengemachter Klimawandel)
Bewertung Ernteerträge und Ertragsqualität
Klimaüberwachung
Warum gleicht die reflektierte Strahlung der Erdoberfläche nicht der Schwarzkörperemission?
Erde ist kein Schwarzkörper, vorrangig wird die an der Erde reflektierte Sonnenstrahlung betrachtet; diese durchquert die Erdatmosphäre und wird dabei teilweise stark absorbiert
Das ist Sonnenlicht oder andere externe Strahlung, die auf die Erdoberfläche trifft und zurückgeworfen wird.
Sie hängt stark von der Oberflächenbeschaffenheit ab (Material, Farbe, Rauheit) und ist keine Eigenerwärmung der Oberfläche.
Die spektrale Verteilung dieser Strahlung entspricht in erster Linie dem Spektrum der einfallenden Lichtquelle (z.B. Sonnenstrahlung).
Das ist die thermische Eigenausstrahlung eines Körpers aufgrund seiner Temperatur.
Die Erde und ihre Oberflächen emittieren Wärmestrahlung vor allem im Infrarotbereich entsprechend ihrer Temperatur (ca. 300 K).
Diese Emission folgt dem Planckschen Strahlungsgesetz für Schwarzkörper.
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