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Vergleichende Untersuchungen der Atmosphärenkorrekturprogramme ATCOR und FLAASH auf der Datengrundlage des Satellitensystems IKONOS

BuchGebunden
132 Seiten
Deutsch
Rhombos-Verlagerschienen am15.11.20091., Aufl.,Fernerkundung und angewandte Geoinformatik (TY500), Band: 5
Andreas Schmidt, Pierre Karrasch, Marco NeubertVergleichende Untersuchungen der AtmosphärenkorrekturprogrammeATCOR und FLAASH auf der Datengrundlage des Satellitensystems IKONOSBand 5 der Reihe Fernerkundung und angewandte Geoinformatik . Herausgegeben von Univ. Prof. Dr. habil. Elmar Csaplovics, Lehrstuhl Remote Sensing, FR Geowissenschaften, TU Dresden.132 Seiten. Format B5. Broschur. Zahlreiche Abbildungen, 21 davon farbig. Preis: 42,90 Euro. ISBN 978-3-941216-08-2. Rhombos-Verlag, Berlin 2009Der atmosphärischen Korrektur von Fernerkundungsdaten wird heute eine große Bedeutung beigemessen. In den vergangenen Jahren fand auf diesem Gebiet der Datenvorverarbeitung eine intensive Weiterentwicklung statt und es entstand eine Vielzahl von Softwarewerkzeugen. Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Ergebnisse eines programminternen, programmübergreifenden sowie anwenderorientierten Vergleichs der Programme ATCOR und FLAASH. Dabei spielen insbesondere bei den ersten beiden Vergleichen die verschiedenen Aerosolmodelle, Atmosphärenmodelle sowie der Parameter der Sichtweite eine zentrale Rolle.mehr

Produkt

KlappentextAndreas Schmidt, Pierre Karrasch, Marco NeubertVergleichende Untersuchungen der AtmosphärenkorrekturprogrammeATCOR und FLAASH auf der Datengrundlage des Satellitensystems IKONOSBand 5 der Reihe Fernerkundung und angewandte Geoinformatik . Herausgegeben von Univ. Prof. Dr. habil. Elmar Csaplovics, Lehrstuhl Remote Sensing, FR Geowissenschaften, TU Dresden.132 Seiten. Format B5. Broschur. Zahlreiche Abbildungen, 21 davon farbig. Preis: 42,90 Euro. ISBN 978-3-941216-08-2. Rhombos-Verlag, Berlin 2009Der atmosphärischen Korrektur von Fernerkundungsdaten wird heute eine große Bedeutung beigemessen. In den vergangenen Jahren fand auf diesem Gebiet der Datenvorverarbeitung eine intensive Weiterentwicklung statt und es entstand eine Vielzahl von Softwarewerkzeugen. Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Ergebnisse eines programminternen, programmübergreifenden sowie anwenderorientierten Vergleichs der Programme ATCOR und FLAASH. Dabei spielen insbesondere bei den ersten beiden Vergleichen die verschiedenen Aerosolmodelle, Atmosphärenmodelle sowie der Parameter der Sichtweite eine zentrale Rolle.
Details
ISBN/GTIN978-3-941216-08-2
ProduktartBuch
EinbandartGebunden
Erscheinungsjahr2009
Erscheinungsdatum15.11.2009
Auflage1., Aufl.,Fernerkundung und angewandte Geoinformatik (TY500), Band: 5
Seiten132 Seiten
SpracheDeutsch
Gewicht270 g
IllustrationenZahlreiche Abbildungen, 21 davon farbig
Artikel-Nr.16476926

Inhalt/Kritik

Inhaltsverzeichnis
InhaltsverzeichnisAbbildungsverzeichnis iiiTabellenverzeichnis vAbkürzungsverzeichnis vii1Einleitung 12 Grundlagen der elektromagnetischen Strahlung und Radiometrie 32.1 Die elektromagnetische Welle 32.2 Der Welle-Teilchen Dualismus 62.3 Einheiten der Radiometrie 62.3.1 Der Raumwinkel 62.3.2 Die physikalischen Einheiten der Radiometrie 72.4 Der schwarze Körper und die Strahlungsgesetze 83 Wechselwirkung von Strahlung und Materie 133.1 Absorption und Emission 133.1.1 Rotationsenergie 143.1.2 Vibrationsenergie 153.1.3 Elektronenenergieniveau 163.1.4 Linienverbreiterung 173.1.5 Kontinuierliche Absorption durch Photoionisation und Photodissoziation 193.1.6 Kontinuierliche Absorption durch Wasserdampf 193.1.7 Horizontale Sichtweite und Extinktionskoefï¬zient 193.2 Streuung 223.2.1 GeometrischeOptik 243.2.2 Mie-Streuung 243.2.3 Rayleigh-Streuung 253.3 Die Sonne als Strahlungsquelle 293.4 Die Erdatmosphäre 303.5 Die Reï¬exion an Objekten der Erdoberï¬äche 344 Datengrundlagen 374.1 Das IKONOS-Satellitensystem 374.2 Die IKONOS-Daten 394.3 Kalibrierung 405 Atmosphärenkorrektur 435.1 Relative Korrekturmethoden 445.2 Absolute Korrekturmethoden 455.3 Die Software FLAASH 465.3.1 Der FLAASH-Algorithmus 465.3.2 Beschaffung des Wasserdampfgehaltes 465.3.3 Generierung der Wolkenmaske 475.3.4 Korrektur von Nachbarschaftseffekten 475.3.5 Beschaffung des Aerosolgehaltes 475.3.6 Berechnung der Reï¬ektanz pro Pixel 485.3.7 Aufbau und Bedienoberï¬äche 495.3.8 Speziï¬kation der Eingangsdaten 505.4 Die ATCOR-Software 535.4.1 Funktionsweise von ATCOR 535.4.2 Die Bedienoberï¬äche 555.4.3 Speziï¬kation der Eingangsdaten 586 Vergleichende Untersuchung 616.1 Die Satellitenszene 616.2 Die Digital-Number-Daten 616.3 Die Top-of-Atmosphere-Daten 646.4 ATCOR-Ergebnisse 686.4.1 Vergleich der Aerosolmodelle 686.4.2 Vergleich der Atmosphärenmodelle 726.4.3 Vergleich des Parameters Sichtweite 756.5 FLAASH-Ergebnisse 786.5.1 FLAASH-Aerosolmodelle 786.5.2 FLAASH-Atmosphärenmodelle 816.5.3 FLAASH-Variation der Sichtweite 846.6 Die Bestimmung und Rolle der Steuerparameter 876.7 Differenzen zwischen ATCOR und FLAASH 896.8 Anwenderorientierter Vergleich 966.8.1 Vergleich der Korrekturergebnisse 966.8.2 Anwenderorientierte Softwareanalyse 986.8.3 Beurteilung der anwenderorientierten Qualität 996.9 Weitere Korrektursoftware 996.10 Diskussion der Ergebnisse 1007 Ergebniszusammenfassung und Ausblick 103Literaturverzeichnis 105Anhang 109A Bandmath für dieTOA-Berechnungen 109B Metadaten der IKONOS-Szene 111C Reportdatei von ATCOR 115D Template Datei von FLAASH 117mehr
Vorwort
EinleitungElektromagnetische Strahlung stellt in der Satellitenfernerkundung den Träger der Information dar. Häuï¬g geschieht dies durch die Verwendung passiver Systeme, bei denen solare Strahlung die Atmosphäre auf ihrem Weg zum Sensor zweimal durchläuft. Dabei zeigt sich, dass verschiedene Absorptions- und Streuprozesse das ungestörte Sonnenspektrum nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre modiï¬zieren. Über die breitbandige Abschwächung hinaus, welche in erster Linie durch Aerosole und Moleküle erfolgt, stellen vor allem Bestandteile wie Wasserdampf, Ozon, Kohlendioxid und Methan wichtige Absorptionsbanden dar.Daraus folgt, dass die Satellitenfernerkundung ihre Aufgabe als Datenlieferant für Geoinformationssysteme nur dann wahrnehmen kann, wenn dieser Einï¬uss minimiert oder beseitigt wird. Anbieter fernerkundlicher Software haben diesen Bedarf erkannt und in den vergangenen Jahren ihre Produkte mit entsprechenden Tools ausgestattet, die die oberhalb der Atmosphäregemessenen Daten (TOA, engl. top of atmosphere) in Reï¬ektanzen am Boden überführt. Die Reï¬ektanz ist dabei eine physikalische, stoffkennzeichnende Größe, welche abhängig von der betrachteten Wellenlänge und dem Material ist. Gerade mit Blick auf die räumliche und zeitliche Vergleichbarkeit zeigt die Größe der Reï¬ektanz ihre Vorteile. Unabhängig vom Aufnahmeort und der Aufnahmezeit lassen sich auch sensorübergreifend Daten zuverlässig miteinander vergleichen. Die Atmosphärenkorrektur stellt somit einen wichtigen Schritt der Vorprozessierung fernerkundlich gewonnener Daten dar und ermöglicht es, dass der Vielzahl verschiedener Verfahren der Informationsgewinnung solide Basisdaten zur Verfügung gestellt werden können.Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit ATCOR und FLAASH zwei Produkte vergleichend untersucht. Das ursprünglich von Dr. Rudolf Richter am DLR entwickelte ATCOR stand dafür als Implementierung von ERDAS IMAGINE 9.1 zur Verfügung. Das von Spectral Sciences, Inc. gemeinschaftlich mit dem U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL) und Spectral Information Technology Application Center (SITAC) entwickelte FLAASH, wurde innerhalb der Softwareumgebung von ENVI 8.3 genutzt (ITT VISUAL INFORMATION SOLUTION, 2006).Nach einführenden Kapiteln, die dem Leser einen kompakten Einblick in die der Atmosphärenkorrektur zugrunde liegenden physikalischen Aspekte elektromagnetischer Strahlung geben sollen und nach einer Darstellung der Funktionsweise der verwendeten Software wurden drei Schwerpunkte des Vergleichs gewählt:Programminterner Vergleich: Beide verwendeten Programme geben dem Nutzer die Möglichkeit, eine Reihe von Einstellungen zu tätigen. Hierzu gehören unter anderem die Wahl des Atmosphärenmodells, des Aerosolmodells sowie des Parameters der Sichtweite. Es wird gezeigt, wie groß der Einï¬uss dieser auf das Resultat einer Atmosphärenkorrektur ist.Programmübergreifender Vergleich: Ohne Referenzmessungen besteht keine Möglichkeit, die absolute Genauigkeit der Korrekturverfahren zu bestimmen. Dennoch kann der Vergleich zwischen zwei Softwarelösungen, die mit gleichen Parametereinstellungen arbeiten, ein Indiz für die zu erwartenden Genauigkeit sein.Anwenderorientierter Vergleich: Anwender jenseits des wissenschaftlichen Bereiches, beispielsweise in Ingenieurbüros oder auch Datenlieferanten, interessiert vorwiegend das Korrekturergebnis. Darüber hinausspielen aber auch andere Faktoren eine Rolle, die in diesem Abschnitt näher betrachtet werden sollen.Angewandt wurden die genannten Programme auf eine IKONOS-Satellitenbildszene vom 1. August 2000, die einen Teil der Vorderen Sächsischen Schweiz abbildet und in deren südlichem Teil Dunst und Wolkenformationen vorhanden sind, welche unterschiedliche Grade der Transparenzaufweisen.mehr

Autor

Die Autoren:Andreas Schmidt, geboren 1980, studierte von 2001 bis 2008 an der Technischen Universität Dresden Geodäsie. Seine Diplomarbeit, mit der er das Studium an der TU Dresden als Diplom Ingenieur abschloss, bildete die Grundlage für die vorliegende Veröffentlichung. Seit 2009 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Hochschule Anhalt.Pierre Karrasch, geboren 1978, studierte von 1998 bis 2005 an der Technischen Universität Dresden Geodäsie. Seit 2006 ist er Stipendiat des Freistaates Sachsen und arbeitet am Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung der TU Dresden.Marco Neubert, geboren 1974, studierte von 1994 bis 2000 an der Technischen Universität Dresden Geographie. Seit 2000 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V. Dresden im Themenfeld angewandte Geoinformatik. Er promovierte 2005 an der TU Dresden.Der Herausgeber:Prof. Dr. techn. habil. Elmar Csaplovics leitet den Lehrstuhl Geofernerkundung am Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung der Technischen Universitaet DresdenKontakt:TU Dresden, Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, Helmholtzstraße 10, 01062 Dresdenhttp://www.tu-dresden.de/ipf/
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Karrasch, Pierre