Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

328 KAPITEL 7. DATENAUFBEREITUNG
• da die Aufnahmen als kontinuierlicher Datenstrom erzeugt und transmittiert werden,
müssen sie auf interessierende Formate zugeschnitten und an ein geographisches Koordinatensystem
angepasst werden. Zumindest das letztere Problem ist ebenfalls bereits von
Luftbildaufnahmen bekannt und wird z.B. bei [104] beschrieben.
• zur Verbesserung des Bodenauflösungsvermögens werden bereits seit LandSat 3 Daten von
verschiedenen Instrumenten kombiniert; in der Regel ein panchromatisches Instrument mit
hoher Auflösung und ein multispektrales mit geringer Auflösung. Diese Kombination setzt
die beiden vorher genannten Schritte voraus.
• zur Untersuchung von zeitlichen Veränderungen werden die Daten eines oder mehrerer Instrumente
zu verschiedenen Zeiten untersucht. Diese cospatiale Analyse erfordert komplexe
Algorithmen, [148, 149] erläutert dies an einem Beispiel.
§ 1087 Einen weiteren wichtigen Aspekt der Bildverarbeitung werden wir nicht betrachten:
die geometrische Korrektur der Abbildungsfehler. So sind die vom Scanner gelieferten Streifen
nicht exakt senkrecht zur Flugrichtung sondern auf Grund der Eigenbewegung des Satelliten
leicht gegen die Senkrechte geneigt. Auch sind die Pixel zu den Ende der Scanbahn durch
die schräge Blickrichtung gegenüber denen direkt auf der Bodenspur verzerrt. 1 Beide Effekte
sind rein geometrisch, treten in jeder Szene auf und können durch Projektionen korrigiert
werden, vgl. z.B. [41, 43, 111, 209].
Verständnisfrage 49 Sind die verschiedenen Bearbeitungsformen kommutativ oder nicht.
Oder würden Sie inhaltlich erst
7.1 Korrekturverfahren
§ 1088 Korrekturverfahren zerfallen, wie bereits in Abschn. 6.4 diskutiert, in zwei Teile: die
Fehlererkennung und die eigentliche Fehlerkorrektur. Einige Fehler sind einfach zu erkennen,
insbesondere Pixel mit dem Wert 0 oder gar fehlende oder durch einen Füllwert ersetzte Zeilen.
Andere Fehler, insbesondere verrauschte Pixel, dagegen sind nicht unbedingt so einfach
zu erkennen.
§ 1089 Eine echte Korrektur der so identifizierten fehlerhaften Pixel ist allerdings in der Regel
nicht möglich: im Zusammenhang mit der Kanalcodierung haben wir bereits festgestellt,
dass eine Codierung, die eine Fehlerkorrektur erlaubt, das zu übertragende Datenvolumen
deutlich erhöht. In der Bild gebenden Fernerkundung geht man daher einen anderen Weg:
fehlerhafte Pixel werden durch den Mittelwert der sie umgebenden Pixel ersetzt, da man davon
ausgeht, dass zwischen benachbarten Bildpunkten ein gewisser Zusammenhang besteht
(Kontext bezogene Korrektur).
§ 1090 Die folgenden Korrekturverfahren finden keine Entsprechungen in modernen Bildverarbeitungsprogrammen.
Allerdings lässt sich insbesondere am ersten Verfahren, der Korrektur
fehlender Pixel, die Idee des Kernels gut einführen. Dieser ist die Grundlage für viele
weiteren Manipulationsverfahren.
1 Systematische Verzerrungen entstehen durch das Aufnahmeverfahren, als Beispiel sei hier der LandSat
TM betrachtet. Der Zeitunterschied zwischen der Aufnahme des ersten und letzten Bildelements einer Zeilenreihe
beträgt 60 ms, der Unterschied zwischen der ersten und letzten Zeile einer Szene 25 s. Da sich der
Satellit in diesen Zeiten bewegt (mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 7 bis 8 km/s bzw. 480 m während
einer Zeilenabtastung), wird kein exakt rechtwinkliges Raster der Erdoberfläche abgetastet, wie es uns in
der Abbildung vorgespiegelt wird. Durch die Erdkrümmung und die panoramische Abtastung quer zur Flugrichtung
erhält das Bild außerdem einen von der Bildmitte zum rechten und linken Rand hin kontinuierlich
abnehmenden Maßstab. Diese Fehler sind, da sie systematisch sind, rechnerisch relativ einfach zu erfassen
und zu korrigieren. Unsystematische Fehler können nur mit Hilfe von vorher festgelegten Referenzpunkten
aus der Aufnahme herauskorrigiert werden.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode