Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

118 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
Abbildung 3.40: Pixel (weißes Quadrat)
und photosensitive Elemente einer
CCD [687]
fallenden Strahlung proportional ist. Ein Beleuchtungsmuster wird also in ein räumlich digitalisiertes
Ladungsmuster verwandelt. Für die technische Lösung des Problems des Auslesens
dieses Ladungsmusters sei z.B. auf [129] verwiesen.
§ 384 Die Verwendung von CCDs in der Erdfernerkundung hat, entsprechend der technischen
Entwicklung, wie bereits im Zusammenhang mit Abb. 3.36 diskutiert, drei Stufen
durchlaufen:
1. die Verwendung von Einzel-CCDs (bzw. kleiner Zeilen mit einer CCD pro Spektralkanal)
beim Scanner, der nur jeweils ein Pixel zur Zeit aufnimmt und durch eine Kombination
aus Satellitenbewegung und Bewegung eines Spiegels senkrecht zur Satellitenbahn scannt
(oder in bewährter Cartwheel Manier);
2. die Verwendung einer Zeile von CCDs in der Kehrbesentechnik bei der die Bewegung des
Satelliten zum Scannen ausgenutzt wird;
3. und in den neuesten Satelliten (insbesondere kommerziellen wie Diamant [371]) die Verwendung
von CCD-Arrays, d.h. instrumentell kehrt die Erdfernerkundung jetzt zu ihren
Ursprüngen zurück, der Aufzeichnung der Information auf einem zwei-dimensionalen Medium
– allerdings muss die zweite Dimension nicht zwingend zur Aufzeichnung räumlicher
Information genutzt werden sondern kann auch, wie in Abb. 3.36 angedeutet, die spektrale
Information liefern.
§ 385 Allen oben beschriebenen Verfahren ist gemein, dass die Dimension des Detektors
(maximal 2) geringer ist als die Zahl der aufzuzeichnenden Dimensionen (in der Regel zwei
räumliche Dimensionen sowie die spektrale). Die Verwendung mehrerer Scanner zum Abdecken
der spektralen Information ist aufgrund der nahezu unmöglichen Koordination der
Instrumente nicht empfehlenswert (das war bei den konventionellen Multispektralkameras wie
MFK-6 bereits eine nicht zu unterschätzende Herausforderung). Eine räumliche Dimension
lässt sich allerdings durch die Bahnbewegung des Satelliten abtasten (Kehrbesentechnik), die
räumliche Dimension senkrecht dazu erfordert entweder eine Dimension des CCD oder den
scannenden Spiegel – ungeliebt, da als bewegliches Teil Fehler anfällig und im Orbit nicht zu
reparieren.
§ 386 Die CCD einer konventionellen Digitalkamera hat in der Erdfernerkundung vergleichbare
Nachteile wie der Farbfilm. Zum einen ist das spektrale Auflösungsvermögen mit drei
Kanälen/Farbschichten nur begrenzt (und insbesondere nicht gezielt gewählt), zum anderen
verringert die Anordnung der Pixel für die einzelnen Farbkanäle, siehe Abb. 3.40, das
Auflösungsvermögen: vier photosensitive Elemente bilden letztendlich ein Pixel.
3.2.8 Scanner in Kehrbesentechnik
§ 387 Bei der Kehrbesentechnik (zweites Teilbild von links in Abb. 3.36) wird die räumliche
Dimension senkrecht zur Bodenspur auf ein eindimensionales Array abgebildet, die zweite
Dimension wird durch die Eigenbewegung des Satelliten gescannt.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode