Ein Bild, dessen verschiedene Spektralbänder in anderen Farben widergegeben werden, als die in denen es ursprünglich aufgenommen wurde. Es ist eine Methode, die bei der Darstellung von Fernerkundungsdaten angewendet wird, um Bildinformation in einem nicht sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums doch darzustellen. Das Verfahren ist z.B. hilfreich zur Darstellung von Veränderungen der Vegetationsbedeckung oder zur Unterscheidung verschiedener Pflanzenarten.
Die von den Sensoren aufgenommenen Signale des Spektrums sind lediglich skalare Werte, also Zahlenangaben ohne Einheit. Dies erlaubt eine beliebige Zuordnung. Wenn man z.B. die Zahlenwerte des Kanals 1, der Strahlung aus dem blauen Bereich des Spektrums aufnimmt, bei der Farbwidergabe dem grünen Bereich zuordnet, die Werte aus dem Kanal 2 (Grün) dem blauen Bereich zuordnet und nur die Werte des Kanals 3 (Rot) tatsächlich in Rot darstellt, so erhält man ein Bild, das die Zahlenwerte korrekt wiedergibt, aber von unserer gewohnten Farbzuordnung abweicht, also eine Falschfarbendarstellung. Bekannteste Darstellung ist das CIR-Bild.

Obere Poebene mit Ausläufern der Alpen in Falschfarbendarstellung Mit Daten von MOMS-2P angefertigtes Falschfarbenbild unter Verwendung der Kanäle 2,3,4 Quelle: DLR

Engl. für Falschfarbe; Methode, die bei der Darstellung von Fernerkundungsdaten angewendet wird, um Bildinformation in einem nichtsichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums doch darzustellen. Nimmt man z.B. einen thermalen oder Infrarotkanal hinzu, so erhalten die Bilder in der Regel für das menschliche Auge eher ungewohnte Farbgebungen (Vegetation in Rottönen), sie entsprechen nicht der normalen visuellen Erfahrung. Die bekannteste Darstellung ist das Color-Infrarot-Bild (CIR). Meist stellen Falschfarbenbilder das nahe Infrarot als Rot, Rot seinerseits als Grün und Grün als Blau dar.

Engl. colour image; ein Bild, das durch additive oder subtraktive Farbmischung aus den Bildfunktionen von drei Spektralbereichen aufgebaut ist. Das Farbbild kann ein Durchsichts- oder Aufsichtsbild sein, wozu auch das Projektionsbild gehört.

Engl. colour; Farbreize unterscheiden sich durch ihre spektrale Zusammensetzung. Durch die Notwendigkeit, diese Unterschiede exakt definieren zu können, wurden verschiedene Farbmodelle entwickelt. Jede Farbe kann durch einen Farbnamen (beschreibende Worte), aber auch durch den numerischen Farbort definiert werden. Je nach Farbmodell kann nach Helligkeit, Sättigung und Farbton, aber auch nach Hell-/Dunkel-, Rot-/Grün- und Gelb/Blau-Wert mit drei derartigen Größen die Farbe eindeutig beschrieben sein.
In digitalen und analogen Präsentationen ist Farbe wesentlicher Bestandteil und Informationsträger. Sie dient zur Visualisierung und graphischen Darstellung. Farbe kann auch zur Informationsgewinnung z.B. bei der Interpretation von Luftbildern genutzt werden. Farbe entsteht durch Farbmischung. Bei der digitalen Verarbeitung sind verschiedenste Farbmodelle im Einsatz.

Engl. colour coding; Farbkodierung entsteht, wenn beliebige Bilddaten eines mehrkanaligen Bildes im RGB-Farbmodell dargestellt werden und diese nach der additiven Farbmischung gestaltet bzw. umgesetzt werden. Mit der Farbkodierung lassen sich neben mehrkanaligen Datensätzen auch einzelne Bänder darstellen. Ziel ist, objekttypische bzw. klassentypische Grauwerte durch entsprechende Farbgebungen visuell hervorzuheben, sowie die Informationen verschiedener Spektralbereiche zu verknüpfen. Zur Herstellung solcher Farbkomposite werden die Datensätze aus drei und mehr Spektralbändern verwendet. Die Darstellung kann in Echtfarbenbildern und Falschfarbenbildern erfolgen. Oft findet bei den Falschfarbenbildern die Einbeziehung des nahen Infrarotbandes statt. Eine Echtfarbenkomposite entsteht, wenn nur die Spektralbereiche des sichtbaren Lichtes benutzt werden.

In der Optik ein Farbbild, das durch die Projektion von einzelnen schwarzweißen Multispektralbildern durch verschiedene Farbfilter erzeugt wird. Wenn die gefilterten Einzelbilder übereinandergelegt werden, entsteht ein Farbkompositbild.
Aus Satellitenbildinformationen können Farbkomposite erzeugt werden, indem man den drei Farbdimensionen des Bildes jeweils einen Farbkanal zuordnet.
Man spricht von Echtfarben-Farbkomposit, wenn man den drei Farbdimensionen des Bildes die drei sichtbaren Kanäle des Satellitenbildes (blau, grün, rot) zuordnet. Da Infrarotkanäle die Vegetation sehr gut darstellen, kann man auch den grünen Dimensionen des Bildes den NIR Kanal zuweisen. Die resultierenden Bilder sehen wie Farbbilder aus, und werden eher zu Darstellungszwecken (Hintergrundkarte, Poster) als zur Analyse verwendet.

Wählt man eine andere Farbzusammensetzung, spricht man von Falschfarben Farbkomposit. Weist man zum Beispiel den Infrarotkanal der roten und den roten Kanal der grünen Dimension des Bildes zu, erscheinen die unbedeckten Böden blau-grün, die aktive Vegetation magenta und klares Wasser schwarz.

Farbkompositbild (METEOSAT-8) Bei dem METEOSAT-8-Bild vom 31.12.2006 handelt es sich um ein Farbkompositbild, zusammengesetzt aus den Spektralkanälen 0,6 und 0,8 μm im sichtbaren Bereich und 12,0 μm im infraroten Bereich. Durch diese Spektralkombination lassen sich tiefe Wolken (gelb), hohe Wolken (blau) sowie hochreichende Wolken (weiß) unterscheiden. Da im Norden und Nordosten des Bildes Nacht ist, ist hier nur der blaue, infrarote Anteil des Bildes zu sehen. Interpretation: Zum Jahreswechsel 2006/2007 bestimmten Sturm- und Orkantiefs das Wetter in großen Teilen Europas. Das Bild zeigt gleich zwei deutlich ausgeprägte Tiefdruckgebiete. Über der Ostsee liegt der Kern des Orkantiefs „KARLA“. Dieses Tief zog von der Biskaya über die Nordsee zur Ostsee. In der Nacht 30./31.12. wurden vor allem in der Deutschen Bucht und der Kieler Förde Orkanböen gemessen. So traten am Leuchtturm Kiel Böen bis zu ca. 141 km/h auf. Ein zweites Sturmtief („LOTTE“) ist mit seinem Kern nordwestlich von Irland zu erkennen. Dieses Tief beeinflusste den letzten Tag des Jahres 2006 und die Neujahrsnacht mit starkem bis stürmischem Wind, sowie verbreitet Regen. Am Neujahrstag war es sehr mild mit Temperaturen zwischen 8 und 13°C. Quelle: http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/dmg-mitteilungen/2007_1.pdf

Engl. colour model; ein Farbmodell stellt einen dreidimensionalen Körper unterschiedlicher Form dar, in dem eine Farbe über ein Tripel von drei Werten festgelegt ist. Jeder Farbton kann als Vektor in diesem dreidimensionalen Farbraum formal eindeutig definiert werden.
Dazu bestehen verschiedenste Modelle, z.B. das RGB-Farbmodell für die Bildschirmausgabe, das CMY- oder CMYK-Farbmodell für die Druckausgabe.
Für Bildverarbeitung und Fernerkundung sind die folgenden Modelle von Bedeutung: CIE, RGB, IHS, Lab, CMYK.

RGB-Farbmodell

CMYK-Farbmodell

Engl. Akronym für Fast, Affordable, Science and Technology Satellite; Satellitenplattform, auf der die verschiedenartigsten kleinen Nutzlasten untergebracht werden können, womit Forscher aus Wissenschaft und Industrie die Gelegenheit geboten wird, Experimente im All zu günstigen Kosten durchzuführen. Der in 750 km Höhe fliegende Mikrosatellit der NASA wurde 19. November 2010 vom kommerziellen Raketenstartplatz Kodiak Launch Complex (KLC) in Alaska ins All gebracht. Als Trägerrakete kam dabei eine Minotaur IV zum Einsatz. Der Mikrosatellit war bereits der 26. innerhalb des sogenannten Space Test Program, einer gemeinsamen Initiative der NASA und des US-Verteidigungsministeriums.
FASTSAT trägt als Nutzlast drei technologische Demonstrationsinstrumente und drei Instrumente für die Atmosphärenforschung. Es handelt sich um einen in kurzer Bauzeit und zu niedrigen Kosten hergestellten Satelliten.
Weitere Informationen: FASTSAT Factsheet (NASA)

Eine Matrix (Matrize), die zur Qualitätssicherung von der Quelle zur Bewertung entnommene Proben mit Beobachtungen vergleicht, die als korrekt in Betracht gezogen werden (Referenzdaten). Die Fehlermatrix (-matrize) erlaubt eine Berechnung von Eigenschafts- (Beschaffenheits-) parametern, wie Gesamtgenauigkeit, Unterlassungsfehler und Übertragungsfehler.

Statistische Abschätzung des Ausmaßes der zufälligen (im Gegensatz zu den systematischen) Fehlern einer Meßreihe, um die Unschärfe des Messergebnisses (Mittelwert, sog. Bestwert) angeben zu können. Im einfachsten Fall ist dies:

n = Anzahl der Messungen ai = Messdaten µ = Mittelwert der Messreihe

Als Schätzung für die Unschärfe eines Einzelwertes wird u.a. die Formel für die Standardabweichung benutzt und als Standardfehler (auch mittlerer quadratischer Fehler) bezeichnet. Bei aus mehreren Messreihen zusammengesetzten Ergebnissen müssen die Gesetze der Fehlerfortpflanzung berücksichtigt werden.

Engl. Akronym für U.S. Federal Emergency Management Agency.

Abk.: FY, chin. für 'Wind und Wolken'; System geostationärer und polarumlaufender Wettersatelliten des Chinesischen Wetterdienstes. Die polarumlaufenden Satelliten sind durch ungerade Zahlen gekennzeichnet (FY-1, FY-3), die geostationären durch gerade Zahlen (FY-2). Sie tragen zum globalen meteorologischen Satellitensystem bei.
An Bord der polnah umlaufenden Wettersatelliten befindet sich das Multichannel and IR Scan Radiometer (MVSIR), ein abbildendes Instrument zur Erzeugung von Satellitenbildern. Das Instrument entspricht im wesentlichen dem AVHRR. Die geometrische Auflösung beträgt unterhalb des Satelliten ca. 1,1 km. Die zehn Spektralkanäle (das AVHRR hat sechs Spektralkanäle) liegen im sichtbaren, im nahen und im thermischen Infrarot. Die Breite des Bildes beträgt etwa 2000 km. MVISR-Bilder ergänzen wegen ihrer höheren geometrischen Auflösung die Bilder der geostationären Wettersatelliten. Bilder das MVISR liefern u.a. Informationen über das Vorkommen, die Art und Höhe und den Aggregatzustand (Wasser/Eis) der Wolken, außerdem Meeresoberflächentemperaturen, Verteilung von Meereseis und von Vegetation. Drei schmalbandige Kanäle im sichtbaren Spektralbereich sind speziell für ozeanographische Aufgaben gedacht. MVISR-Bilder können während des Satellitenüberfluges direkt empfangen werden.

FENGYUN 1D   Farbkompositbild von FENGYUN 1D vom 19.07.2003 08:28 UTC. Komposit aus drei Spektralbereichen im sichtbaren Bereich. Bei den grünen Flächen nördlich von Norwegen (Europäisches Nordmeer) handelt es sich um Phytoplankton Quelle: DWD

Weitere Informationen: National Satellite Meteorological Center - China Meteorological Administration

Begriff zur Beschreibung eines Abschnittes des elektromagnetischen Spektrums, in dem die Atmosphäre Strahlung nur schwach absorbiert.

Engl. remote sensing, franz. télédétection; Bezeichnung für alle Verfahren, die sich mit dem

• Beobachten, Speichern, Kartieren und Interpretieren bzw. Klassifizieren von Erscheinungen auf der Erdoberfläche, einschließlich der Meere, sowie in der Atmosphäre oder auf der Oberfläche anderer Himmelskörper  befassen,
• die ohne direkten physischen Kontakt des Aufnahmesystems, des sogenannten Sensors, mit dem zu erkundenden Objekt arbeiten,
• die das Beobachtungsobjekt i.d.R. über eine Distanz größer einige hundert Meter abbilden (nicht: Nahbereichsphotogrammetrie), und
• die zur Gewinnung von Informationen die elektromagnetische Strahlung benutzen, die vom beobachteten Objekt abgestrahlt wird.

Folglich ist die Informationsgewinnung mit Fernerkundungssystemen von in situ-Verfahren zu unterscheiden, welche die Messwerterfassung direkt am Ort der zu messenden Variablen durchführen.

Teilweise werden die Arbeitsschritte Auswertung und Interpretation nicht zur FE im engeren Sinne gerechnet. Oft wird auch die Aufzeichnung von Gravitationsfeldern, magnetischen oder elektrischen Feldern sowie von akustischen Wellen (Sonar) nicht dem Begriff FE zugeordnet.

Viele Fernerkundungsverfahren bedingen eine Interaktion zwischen einfallender Strahlung und den beobachteten Objekten. Dies kann am Beispiel eines bildgebenden FE-Systems aufgezeigt werden, bei dem unten angeführte 7 Elemente einbezogen. Es bleibt zu beachten, dass FE auch das Aufspüren von emittierter Energie umfasst und auch den Einsatz von nicht bildgebenden Sensoren. Energiequelle oder Beleuchtung (A) Interaktion der Strahlung mit der Atmosphäre (B) Interaktion mit dem Objekt (C) Messung der Energie durch den Sensor (D) Übertragung, Empfang und Verarbeitung der Signale (E) Interpretation und Analyse (F)   Anwendung (G)   Quelle: CCRS

Die DIN-Norm 18716-3: 1997-07 definiert FE wie folgt: "Fernerkundung ist die Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche durch Messung und Interpretation der von ihr ausgehenden (Energie-)Felder. Als Informationsträger dient dabei die von der Erde reflektierte oder emittierte elektromagnetische Strahlung." Die Aussagen gelten sinngemäß auch für die Erkundung anderer Weltkörper (Mond, Planeten).

Abgesehen von technischen Lösungen ist das menschliche Sehvermögen bereits ein eindrucksvolles Fernerkundungssystem. Unsere Augen nehmen das von unserer Umgebung reflektierte sichtbare Licht (Spektralbereich 0,4-0,7 Mikrometer) auf, das dann vom Gehirn als Bild verstanden wird. Mental interpretieren wir die Farben, Strukturen, Umrisse und Größen von Objekten um daraus Informationen wie ihre Identität, ihr Zustand, ihre Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung und andere Qualitäten abzuleiten. Allerdings hat unser Sehsystem Begrenzungen im Hinblick auf globale Erkundungsaufgaben. Unser Vermögen, Bilder zu speichern und wieder abzurufen, ist ungenau. Zudem können wir keine Informationen aufnehmen, die Wellenlängen benutzen, für die unser Auge nicht wahrnehmbar sind. Auch verschließen sich dem menschlichen Beobachter Gebiete die schwer zu erreichen oder gefährlich sind wie die Tiefsee, das Weltall und Gebiete mit hohen Temperaturen oder starker Strahlung. Flugzeug- und satellitengetragene Sensoren liefern eine Vielfalt von Umweltdaten von Flächen, die mit anderen Mitteln nicht zusammengetragen werden können.

Technische FE-Verfahren gehen von der Tatsache aus, dass die natürliche oder künstliche Strahlung (z.B. Sonnenlicht, Radar, Schall) von den Objekten unterschiedlich emittiert bzw. reflektiert wird. Objektbeschreibende elektromagnetische Strahlung setzt sich in Funktion der Wellenlänge aus spezifischen Anteilen reflektierter, gestreuter und/oder emittierter Strahlung (Reflexion, Streuung, Emission) zusammen. Interaktionsmedien sind die Atmosphäre und die Erdoberfläche im Sinne aller natürlichen und künstlichen Oberflächen. Daher wird ein zentraler Bereich der Fernerkundung auch als Erdbeobachtung (engl. earth observation, EO) bezeichnet.

Elektromagnetische Strahlung wird von Energiequellen ausgesendet, breitet sich in der Atmosphäre aus, tritt in Interaktion mit den atmosphärischen Teilchen und mit der Erdoberfläche, wird von Sensoren innerhalb oder außerhalb der Atmosphäre aufgezeichnet und in analoger und/oder digitaler Form gespeichert. Mittels eines geeigneten Systems zur Bilddatenanalyse und Bilddatenausgabe erfolgt eine Bearbeitung, Klassifikation und Visualisierung der Bilddaten.

Energiequellen wie Sonne und Erde emittieren elektomagnetische Strahlung in wellenlängenabhängigen Intensitäten (Plancksches Strahlungsgesetz, Stefan-Boltzmann-Gesetz, Wiensches Verschiebungsgesetz). Passive Fernerkundungsverfahren zeichnen elektromagnetische Strahlung auf, die von der Erdoberfläche reflektiert und/oder emittiert wird. Aktive Fernerkundungsverfahren wie Radar oder Laser (LIDAR) senden kohärente Strahlungspulse aus und registrieren die Laufzeit bzw. die Amplituden- und Phasen-differenz der von der Erdoberfläche rückgestreuten/reflektierten Signale. Radiometrische Korrekturen berücksichtigen die Strahlungscharakteristika der jeweiligen Energiequellen.

Die Atmosphäre vermindert die Intensität der Sonnenstrahlung durch Streuung und Absorption in Funktion der Streupartikelgröße und der Wellenlänge (atmosphärische Extinktion). Große Transparenz besteht in sog. atmosphärischen Fenstern im sichtbaren Bereich des Spektrums, im nahen, im mittleren und im thermalen Infrarot sowie in hohem Maße im Mikrowellenbereich (elektromagnetisches Spektrum). Atmosphärische Korrekturen der Bilddaten sollen störende Einflüsse zufolge Extinktion minimieren.
Bei Interaktion der Strahlung mit der Erdoberfläche werden je nach Art der Landbedeckung (landcover) gewisse Strahlungsanteile reflektiert, andere absorbiert. Die Variation der Reflexion in Funktion der Wellenlänge wird objektspezifische Spektralsignatur genannt und ist Kenngröße für die spektrale (thematische) Differenzierbarkeit von Objekttypen.

Produkte der Fernerkundung der Erde sind (geocodierte) originäre oder klassifizierte Bilddaten in digitaler und/oder analoger Form (Orthobild), meist als kombinierte Bild-Strich-Karten (Bildkarte) mit Koordinatenbezug, des weiteren flächenbezogene Statistiken in Tabellen- oder Diagrammform sowie objektspezifische spektrale Signaturenkataloge.

Einsatzbereiche von Fernerkundung Quelle: http://eos.nasda.go.jp/image/remosens_e.jpg

Gegenüber der subjektiven Sicht des Menschen besitzt die FE-Technologie einige wichtige Vorteile. Sie verbindet eine synoptische Sichtweise (Großräumigkeit, Gleichzeitigkeit) aus der Vogelperspektive mit raschem Zugriff und kurzen Wiederholraten, Chancen, die eine Bodenbegehung nicht ermöglicht. Dies erlaubt die Analyse und Beobachtung von regionalen und globalen Phänomen, z.B. die Abnahme der Ozonschicht über der Antarktis, Daten zu Wolkentemperatur und Niederschlag, Waldbrände, die Vernichtung des tropischen Regenwaldes, Desertifikationsentwicklung, Landnutzung, Erntezustand, Bewegungen von Gletschereis und Eisbergen, Meeresoberflächentemperaturen oder Sediment- und Chlorophyllkonzentrationen von oberflächennahen Wasserschichten sind nur einige Beispiele.

Fernerkundung ist heute unverzichtbarer Bestandteil von Ressourcen-Kartierungen und Bestandsaufnahmen. Fernerkundungsbilder bieten einen Überblick über die Ressourcen unserer Erde in ihren Zusammenhängen. Vegetation, Geologie, Böden, Hydrologie, Verkehrsnetz und Siedlungsmuster werden alle in ihrem räumlichen Kontext wiedergegeben. Zudem können einzelne FE-Bilder für unterschiedliche Disziplinen und Aufgabenstellungen ausgewertet werden. Wettersatelliten liefern aktuelle Bilder im Stundentakt oder noch häufiger.

Abhängig vom jeweiligen Satellitensystem bilden Erdbeobachtungssatelliten den Globus in eintägigem oder mehrwöchigen Rhythmus ab. Die Daten werden gespeichert, so dass wiederholte Aufzeichnungen des gleichen Objekts verglichen werden können und somit eine kostengünstige Möglichkeit zum Monitoring von zeitabhängigen Veränderungen besteht.

Beispielsweise kann die Entwicklung von Feldfrüchten zu unregelmäßigen Abständen während der Wachstumsperiode durchgeführt werden, um Problemflächen auszumachen und um Erntevorhersagen zu treffen. Die EU setzt FE im Rahmen ihrer Gemeinsamen Agrarpolitik zur Subventionskontrolle ein.

Fernerkundungsdaten liegen zumeist in digitaler Form vor oder können z.B. durch Scannen von Photos digitalisiert werden. Zudem sind sie häufig in Formaten erhältlich, die sie für geographische Informationssysteme (GIS) verwendbar machen. Wichtigste Schritte der Bildanalyse in der Fernerkundung sind Bildverbesserung, geometrische Rektifizierung der perspektiv und projektiv verzerrten Bilder (Geocodierung), Klassifizierung nach multispektralen, textur- und musterabhängigen Parametern, Einbeziehung von Expertenwissen und multitemporale Vergleiche.

Unter den Verfahren der FE sind jene besonders wichtig und am weitesten verbreitet, die zu einer bildhaften Wiedergabe der Erdoberfläche führen (abbildende FE-Systeme).
Unterschieden werden photographische (Luftbilder, z.T. auch von Satelliten oder aus dem Space Shuttle) und nicht-photographische Aufnahmeverfahren (digitale Bilder, Radaraufnahmen), die von bemannten Flugzeugen, unbemannten Flugobjekten (Drohnen), bemannten Raumfahrzeugen und Satelliten (Satellitenfernerkundung) oder auch von höher gelegenen Geländepunkten aus zur Erkundung der Erdoberfläche und der Atmosphäre genutzt werden.
Passive Fernerkundungsverfahren zeichnen elektromagnetische Strahlung auf, die von der Erdoberfläche reflektiert und/oder emittiert wird. Meist handelt es sich um multispektrale Scanner. Deren punktbezogenen Messwerte liefern Rasterdaten des aufgenommenen Geländes.
Aktive Verfahren wie Radar oder Laser senden kohärente Strahlungsimpulse aus und registrieren die Laufzeit bzw. die Amplituden- und Phasendifferenz der von der Erdoberfläche rückgestreuten Signale.

Die erfolgreiche Interpretation von Luft- und Satellitenbildern setzt voraus, dass der Bearbeiter die notwendige Sachkenntnisse hinsichtlich des Gegenstandes der Interpretation mitbringt. Dies kann die Anwendungsdisziplin betreffen (z.B. forstwirtschaftliche Kenntnisse für die forstliche Luftbildinterpretation) oder auch die Region (z.B. landeskundliche Kenntnisse zur Interpretation von Bildern aus einem Entwicklungsland). Auch ist in gewissem räumlichen Umfang eine detaillierte Verifikation wesentlich für den effektiven Einsatz von FE. Darüber hinaus sind Kenntnisse über die Entstehung der Bilder und ihre Eigenschaften erforderlich, um die durch die Interpretation gegebenen Möglichkeiten der Informationsgewinnung voll ausschöpfen zu können und Fehlinterpretationen nach Möglichkeit zu vermeiden.
Welche Nutzergruppen gibt es derzeit?

Die Nutzer von Fernerkundungsinformationen lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: Es gibt einerseits die wissenschaftlichen Nutzer an Universitäten und Forschungszentren, die sich mit der Erforschung und Weiterentwicklung der Auswertetechniken und der Erschließung neuer Anwendungen befassen. Sie verwenden bevorzugt die Rohdaten bzw. die systemkorrigierten Daten. Die zweite Gruppe setzt sich aus behördlichen und industriellen Nutzern zusammen, die für die jeweilige praktische Anwendung vorverarbeitete Daten benötigen, bei denen die Bilder z.B. radiometrisch kalibriert und auf eine Kartenprojektion entzerrt wurden.

Zur Auswertung von Fernerkundungsdaten ist ein Standard-PC vollkommen ausreichend. Da die Bilddaten in Rasterform vorliegen ist mehr Speicher von Vorteil. Wesentlich ist aber eine Bildauswerte-Software, die es sowohl erlaubt, Bilder unterschiedlicher Formate in beliebiger Kanalkombination einzulesen, die aber auch Module zur radiometrischen Veränderung (z.B. Kontrastoptimierung), Filterung (Hoch-, Tiefpaßfilter), Bildarithmetik (Subtraktion, Maskierung) und Klassifizierung (Clustering) enthält. Solche Software wird als abgespeckte Public Domain bzw. Shareware (MultiSpec, ENVI-FreeLook), kostenlose oder preiswerte Schul-Software (LEOWorks, Landsat von Duttke, IDRISI) und professionelle Programm-Pakete (ERDAS, ARC-INFO) angeboten.

Für die Geowissenschaften liegen die Anwendungsbereiche der Fernerkundung in ihren unterschiedlichen Teilbereichen. Eine Auswahl:

• Kartographie: als Grundlage von topographischen Karten und Landnutzungskarten in wenig durchforschten Gebieten, mittlere bis kleine Maßstäbe
• Stereophotogrammetrik: Erstellung von digitalen Höhenmodellen sowie, bei höchstauflösenden Daten (z.B.: System IKONOS), Erstellung von Stadtplänen
• Geologie und Petrographie: visuelles Erkennen von Störungs- und Zerrüttungslinien, in semiariden/ariden Gebieten Differenzierung von verschiedenen Gesteinszonen
• Geomorphologie: visuelles Erkennen des morphologischen Formenschatzes
• Landwirtschaft: umfangreiche Programme zu Ertragsaussichten, Anbauarten-Differenzierung, Anbau-Kontrollen in Stichproben für die EU -Agrarförderung
• Forstwirtschaft und Global Change-Forschung: Deforestation, Waldschadensforschung, Desertifikation, globaler saisonaler Vegetationswandel, Urbanisierung
• Katastrophenmonitoring, -management: Waldbrände (Ausmaß der Zerstörung), Vulkanaktivität (Vorhersage, Risikoanalyse und Überwachung), Erdbeben (Risikoanalyse, Höhenänderung), Umweltverschmutzung (Öleinleitung auf den Weltmeeren)

Hinsichtlich der Vorgehensweise lässt sich der Einsatz der Fernerkundung beispielhaft für die Geographie in einen fünfstufigen Prozess gliedern:

• Entdeckung (reconnaissance)
• Abbildung, Kartierung (mapping)
• Inventarisierung (inventorying)
• Überwachung (monitoring)
• Vorhersagen (forecasting)

In einer Vision kann die Fernerkundung als Teil einer Dreiheit aus Fernerkundung (EO), Navigation (NAV) und Kommunikation (COM) gesehen werden, die es erlaubt, die sich in einer rasch ändernden Umwelt benötigten Informationen schnell, präzise, flächendeckend und kontinuierlich abrufbar zu machen. Die Bereitstellung solcher Informationen erfordert ein weitreichendes und stabiles Informationsnetz, das mit Hilfe des Zusammenschlusses von realisiert werden kann. Die Dreiheit Fernerkundung, Kommunikation und Navigation (EO/NAV/COM) gewinnt immer mehr an Bedeutung und spielt bereits heute eine signifikante Rolle in einigen wirtschaftlichen Zweigen. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Precision Farming -Konzept.
Das Zusammenwirken einzelner Wissenschaften in der Dreiheit EO/NAV/COM ist eine entscheidende Voraussetzung für die Realisierung der Vision. Mit dem Aufbau eines Netzwerkes von Fernerkundungssatelliten kann eine hochauflösende, kontinuierliche und flächendeckende Abbildung der Erdoberfläche zur Erfassung und Überwachung von aktuellen Ereignissen ermöglicht werden. Die Satellitenplattform wird in symbiotischer Weise EO/NAV/COM-Anwendungen unterstützen, so dass jeder Anwender die geforderte Information zu jedem Zeitpunkt am gewünschten Ort erhalten kann. Dadurch wird ein wichtiger Beitrag zur schnellen Informationsverbreitung geleistet, die zu einer Erhöhung der Sicherheit und damit auch zu einer Verbesserung der Lebensqualität führt. Darüber hinaus tragen die Informationen zu Verständnis und Erhalt unserer Umwelt bei, deren Nachhaltigkeit auch für weitere Generationen gewährleistet sein sollte.

Weitere Informationen (Auswahl, s.auch "interne Linklisten"):

• Satellitengestützte Fernerkundung im Dienst der Gesellschaft (Klaus Reiniger, DLR)
• interne Linklisten
• Übersicht über englischsprachige Tutorials zu Fernerkundung (NOAA Satellite and Information Service)
• Remote Sensing Organizations (Uni ZH)
• Remote Sensing Companies (Uni ZH)
• Remote Sensing Institutes (Uni ZH)
• Remote Sensing Meta Pages and FAQs (Uni ZH)

Erkundung des Meeres bzw. die Messung ozeanographischer Parameter mit den berührungsfreien Verfahren der Fernerkundung. Das Messinstrument befindet sich nicht in dem speziellen Wasserkörper, von dem ozeanographische Daten gewonnen werden sollen, sondern kann sowohl entfernt davon im Wasser als auch darüber platziert sein. Zu den ozeanographischen Fernerkundungsmethoden zählt auch die Vermessung des Ozeans mit akustischen Instrumenten, die sich im Wasser befinden (Hydrophone; Ocean Acoustic Tomography). Über dem Wasser können Fernmessinstrumente an der Küste oder auf Meeresplattformen, Schiffen, Hubschraubern, Flugzeugen oder Satelliten installiert sein. Insbesondere die Satellitenfernerkundung, die weltweite Messungen ermöglicht, hat in den letzten Jahren in der Ozeanographie große Bedeutung erlangt.

Einige mit Fernerkundung messbare ozeanographische Größen:

• Rauhigkeit und die Neigung der Wasseroberfläche
• Temperatur der obersten Wasserschicht
• Meeresfarbe
• Oberflächenströmung
• langwelliger Seegang
• Unterwasserbänke in Tidengewässern
• interne Wellen
• ozeanische Fronten und Wirbel
• Ölflecken

Es werden große Anstrengungen unternommen, um ein Fernerkundungsgerät zu entwickeln, das in der Lage ist, auch den Salzgehalt der obersten Wasserschicht zu messen.
Diese direkt messbaren ozeanischen Größen enthalten auch Informationen, die nicht nur die Eigenschaften der Wasseroberfläche wiedergeben. So kann man aus Veränderungen der Rauhigkeit der Wasseroberfläche auch Informationen über Phänomene im Inneren des Ozeans erhalten, z.B. über interne Wellen, und aus Veränderungen der Neigung Rückschlüsse über das ozeanische Strömungsfeld ziehen.
Die elektromagnetischen Wellen, die zur Fernerkundung des Meeres von Satelliten aus verwendet werden, reichen von ultravioletten bis zu Mikrowellen im Bereich von Zentimetern bis Dezimetern. Von der Küste aus werden auch Hochfrequenz-Radare zur Messung von Meeresoberflächenströmungen eingesetzt. Generell kommen sowohl aktive, wie auch passive Sensoren zum Einsatz. Zu den passiven Sensoren gehören photographische Kameras, multispektrale Scanner und Radiometer, die sowohl im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Wellenlängenbereich als auch im Mikrowellenbereich arbeiten. Fotokameras und multispektrale Scanner werden zur Messung der Ozeanfarbe verwendet und Radiometer zur Messung der Wassertemperatur und Windgeschwindigkeit. Zu den aktiven Sensoren gehören das Windscatterometer, das Radaraltimeter und die abbildenden Radargeräte wie das Radar mit realer Apertur (Real Aperture Radar, RAR) und das Radar mit synthetischer Apertur (Synthetic Aperture Radar, SAR).

Weitere Informationen:

• Internet Resources on Ocean Remote Sensing Sensors, Data, Education, and Ocean Models (UNESCO, GOOS)
• Fernerkundung der Meeresoberfläche (BSH)
• Ocean and Climate (NASA Earth Observatory)
• Fernerkundung für die biologische Ozeanographie - MOS/IRS und MERIS/ENVISAT (DLR)
• ENVOC - Ein neues Bild der Ozeane (DLR Nachrichten 107)
• Fernerkundung von Ozeanen und Küstenzonen - Potenziale und Möglichkeiten (DLR)
• Der Blick vom All auf die Ozeane - Algen, Wind und Wellen (DLR)
• Fernerkundung von Seen in Europa (DLR)
• Die globale Ozeanzirkulation - Das Langzeitgedächtnis unseres Klimasystems (DKRZ, MPI)
• Biopumpen wälzen Klima um (MPG)
• Linkliste zu 'Ozean und Fernerkundung'

Daten, die mit Hilfe von Satelliten (Satellitenbilder) oder Flugzeugen (Luftbilder), bzw. anderen Luftfahrzeugen gewonnen werden. Sie resultieren im Satelliten i.d.R. als digitale Daten in Rasterform, während bisher im Flugzeug noch oftmals das analog auf Filmmaterial aufgezeichnete Bild entsteht und anschließend am Boden mittels Film- oder Photoscannern gescannt wird. Die durch die Fernerkundung gewonnenen Primärdaten werden mit Hilfe von digitaler Bildverarbeitung und daraus entstehenden Sekundärdaten in ein- und mehrfarbige Bilder oder Landkarten umgewandelt, bzw. sind für die Analyse in Geographischen Informationssystemen (GIS) und Klimamodellen verwendbar. Seltener liegen Daten als Zahlenwerte in Tabellenform vor.

Fernerkundungsdaten können sowohl ausgemessen (Photogrammetrie) als auch interpretiert bzw. klassifiziert (Bildinterpretation, im engeren Sinne manchmal unter Fernerkundung verstanden) werden und ergeben dann Geoinformationen.

In Fernerkundungsdaten sind stets geometrische, radiometrische und temporale Informationen gespeichert. Geometrische Informationen werden mathematisch und radiometrische Informationen werden physikalisch ausgewertet. Der geometrische Aspekt sagt etwas darüber aus, aus welcher räumlichen Richtung die Information stammt, der physikalische Aspekt sagt etwas über die Intensität und die spektrale Zusammensetzung der Strahlung aus. Die temporale Komponente der Daten gibt Auskunft über den Zustand der Erdoberfläche zum Aufnahmezeitpunkt evtl. im Vergleich zu anderen Zeitpunkten.

Die grob auflösenden, aber global aufgezeichneten Daten werden vorwiegend für wetter- und klimarelevante Untersuchungen verwendet (Wetterbeobachtung, Strahlungshaushalt der Erde, Meereisbedeckung, Oberflächentemperatur), die hochauflösenden Daten hingegen zur topographischen und thematischen Kartierung (Bildkarten, Landnutzung, Vegetation, mineralogische Prospektion) sowie als Planungsgrundlage.

Auf Grund der hohen Wiederholrate eignen sich die Daten aus dem Weltraum aber vor allem für die Dokumentation dynamischer Vorgänge, vor allem beim Umwelt-Monitoring (Desertifikation, Waldvernichtung, Klimazonenverschiebung).

Hinsichtlich der Nutzer sind zunächst die Wissenschaftler an Universitäten und Forschungszentren zu nennen, die sich mit der Erforschung und Weiterentwicklung der Auswertetechniken und der Erschließung neuer Anwendungen befassen. Sie verwenden bevorzugt die Rohdaten bzw. die systemkorrigierten Daten. Die zweite Gruppe setzt sich aus behördlichen und industriellen Nutzern zusammen, die für die jeweilige praktische Anwendung vorverarbeitete Daten benötigen, bei denen die Bilder z.B. radiometrisch kalibriert und auf eine Kartenprojektion entzerrt wurden.

Ein aktueller Standard PC ist vollkommen ausreichend. Da die Bilddaten in Rasterform vorliegen ist mehr Speicher von Vorteil. Wesentlich ist aber eine Bildauswerte-Software, die es sowohl erlaubt, Bilder unterschiedlicher Formate in beliebiger Kanalkombination einzulesen, die aber auch Module zur radiometrischen Veränderung (z.B. Kontrastoptimierung), Filterung (Hoch-, Tiefpaßfilter), Bildarithmetik (Subtraktion, Maskierung) und Klassifizierung (Clustering) enthält. Solche Programme werden als abgespeckte public domain-Software (MULTISPEC, ENVI-FREE), preiswerte oder kostenlose Software für den Bildungsbereich (Duttke, LeoWorks, IDRISI) sowie als professionelle Programm-Pakete (ERDAS, ARC-INFO) angeboten (vgl. Software-Liste).

Weitere Informationen:

• DLR - EOWEB
• Datensätze der NASA von 1978 bis heute zu rd. 30 Parametern (NASA Earth Observatory)
• Data Archives and Services (Uni ZH)

Engl. remote sensing satellite; Satellit zur Beobachtung der Erdoberfläche und der Atmosphäre mit Hilfe von an Bord befindlichen Sensoren.
Satellitenfernerkundung wird z.Z. im wesentlichen betrieben von den USA, Rußland, China, Indien, Frankreich, Kanada, Brasilien und im Rahmen der ESA von Europa. Deutschland hat Sensoren für die ERS-Satelliten und den ENVISAT der ESA (SCIAMACHY, MIPAS), für Space Shuttle-Missionen und für die MIR entwickelt sowie die Kleinsatelliten Champ und Grace.

• Aufbau von Fernerkundungssatelliten
  Fernerkundungssatelliten tragen an Bord oft mehrere Sensorsysteme, die für unterschiedliche Beobachtungsobjekte konstruiert wurden. Dafür werden auch verschiedenartige Detektor-Technologien verwendet. Auf dem Satelliten ERS-2 befinden sich z.B. ein aktives abbildendes Radar zur Kartierung der Erdoberfläche und der Ozeane, ein Radaraltimeter zur Bestimmung der Geländehöhe, ein passives Mikrowellengerät zur Temperaturmessung, ein Ozonsensor sowie ein abbildendes Radiometer zur wissenschaftlichen Untersuchung von Landoberfläche, Atmosphäre, Ozeanen und Kryosphäre. Darüberhinaus gibt es das Datenübertragungssystem, das Telemetriesystem und die Instrumente zur Positionsbestimmung.
• Unterscheidungsmerkmale verschiedener Sensorsysteme
  Die verwendete Optik bzw. Antenne legt die Größe der beobachteten Region und die räumliche Auflösung fest, die verwendeten Halbleiterdetektoren sind für unterschiedliche Spektralbereiche ausgelegt, und der Bahnverlauf (Orbit) bestimmt die Überflugszeiten und Wiederholraten sowie ebenfalls den Beobachtungsbereich.
• Aktive und passive Sensoren
  Passive Sensoren messen das von der Erdoberfläche oder Atmosphäre gestreute Sonnenlicht, oder die Wärmestrahlung der beobachteten Objekte. Aktive Systeme, wie z.B. Radar und Laser senden selbst Signale aus und messen die Rückstreuung durch die beobachteten Objekte. Sie können daher auch nachts eingesetzt werden.
• Bildwiederholrate
  Diese hängt von der Streifenbreite ab, geostationäre Sensoren können alle 30 min ein Bild liefern, ein "weitwinkliger" Sensor mit einer Schwadbreite von 2.000 km erfaßt einen Ort auf der Erde mehr als 10 mal am Tag, während Systeme mit großen Brennweiten und Streifenbreiten von 30 km ein Gebiet nur etwa einmal im Monat erfassen.
• Erkennbare Objektgröße
  Die räumliche Auflösung (Pixelgröße) ist i.a. umgekehrt proportional zur Streifenbreite und hängt von der Optik bzw. Antennenapertur ab. Sie beträgt 5km x 5km bei METEOSAT, 1km x 1km bei NOAA-AVHRR, 30m x 30m bei LANDSAT und 1m x 1m bei den 1999 und 2000 gestarteten Systemen. Im militärischen Bereich sind Systeme mit Dezimeterauflösung bekannt.
• Konflikt: hohe räumliche Auflösung vs. Datenmenge
  Das Problem ist die Datenmenge, die zu den Empfangsstationen am Boden übertragen werden muß. Diese wird durch die Übertragungsfrequenz (X-Band) beschränkt, da an Bord nur minimale Speichermöglichkeiten gegeben sind. Eine Verbesserung der Pixelgröße um den Faktor 2 bedeutet eine 4-fache Datenmenge pro aufgezeichnetem Spektralkanal. Bei Landsat TM würde der Schritt von 30m Pixeln zu 15m Pixeln bei 7 Kanälen die 28-fache Datenmenge ergeben, d.h. ein Bild würde anstatt 250 Byte dann 7 GByte groß werden. Aus diesem Grund bedingen sich Streifenbreite und Pixelgröße wechselseitig.
• Spektralbereiche der Sensoren
  Zunächst einmal natürlich im sichtbaren Licht (400 nm - 700 nm), wobei in vielen Fällen noch die Aufspaltung durch Filter oder Beugungsgitter in blaues, grünes und rotes Licht vorgenommen wird, die jeweils einem eigenen Detektor zugeleitet werden. Ebenso wird der Infrarotbereich von 700 nm bis 12500 nm in nahes (NIR), kurzwelliges (SWIR) und thermisches Infrarot (TIR) aufgesplittet. Radarsensoren arbeiten im Mikrowellenspektrum mit Wellenlängen zwischen 1 cm bis 1 m. Atmosphäreninstrumente beobachten darüber hinaus noch im Ultraviolett. Je nach Anzahl der Spektralkanäle spricht man von einem Panchromatischen Sensor (1 Kanal), Multispektralscanner (2 bis ca. 10 Kanäle) oder von einem Spektrometer (bis zu 2.000 Kanäle).
• Arbeitsweisen von Satellitensensoren
  Im Einsatz sind zwei Verfahren. Zum einen kann (wie beim SPOT Instrument) die Blickrichtung des Sensors senkrecht zur Bahn verschwenkt werden. Damit wird das gleiche Gebiet bei unterschiedlichen Überflügen unter verschiedenen Blickwinkeln aufgezeichnet. Der Nachteil liegt in den nicht identischen Beleuchtungsbedingungen. Das zweite Verfahren beruht auf der Verfügbarkeit zweier identischer Instrumente an Bord, von denen eines in Bahnrichtung nach vorne, das andere nach hinten zeigt. Die Stereo-Paare werden somit bei einem Überflug aufgezeichnet. Dieses Prinzip wird beim MOMS-2P Sensor angewandt.
• Betriebsdauer
  Die Betriebsdauer wird zum einen durch den Treibstoffvorrat an Bord begrenzt, da die Bahn immer wieder korigiert werden muß, zum anderen bewirkt die kosmische Strahlung Alterung und Defekte bei den Sensoren und den elektronischen Steuerelementen. Man setzt etwa 5 Jahre als mittlere Lebensdauer an. Viele Systeme sind daher als Satellitenserie mit diesem Zyklus konzipiert.

Verschiedenste erdnahe Satelliten tragen eine Vielzahl von Sensoren an Bord, die u.a. Daten über die Erdoberfläche aufzeichnen. Ebenso werden mehr und mehr Sensoren an Bord der Bildflugzeuge miteinander kombiniert. Fernerkundungssensoren an Bord von Satelliten lassen sich nach ihrem Aufzeichnungsprinzip folgendermassen unterteilen:

• Analoge Aufzeichnungsgeräte fanden sich u.a. bei den Satellitensystemen Gemini (Hasselblad), Skylab (Multispectral Photographic Camera und Earth Terrain Camera) sowie bei Space-Shuttle-Missionen (Metric Camera (MC), Large Format Camera (LFC)) und der Cosmos-Mission (Kosmicheskij Fotoapparat KFA-1.000). Diese zeichnen auf Film auf und werden mit klassischen analytischen Auswertegeräten bearbeitet oder gescannt und dann digital ausgewertet.
• Passive Sensoren, die Strahleninformation nur empfangen, digital aufzeichnen und zur Erde übermitteln, sind heute die üblichen Datensammler, mit deren Daten Fernerkundungsauswertungen durchgeführt werden, und die auch grosse Bedeutung für GIS-Anwendungen besitzen. Sowohl Reflektionen im Bereich des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums als auch Emissionen im Thermalbereich werden aufgezeichnet. Einzelne Missionen z.B. mit dem Space-Shuttle (Modular Optoelectronic Multispectral Stereo Scanner (MOMS-01, MOMS-02)) oder auf der MIR-Station (MOMS-02P) ergaben kurzzeitig Bildmaterial von regionalen Bereichen der Erdoberfläche. Die Inbetriebnahme von weiteren Satellitensystemen mit passiven Fernerkundungssensoren ist für die nächsten Jahren geplant. Interessant wird dabei deren schnelle Verfügbarkeit für den Nutzer sein; so sind bedarfsbezogene Lieferzeiten von der Aufnahme bis zum Konsumenten im Stundenbereich anvisiert, welches insbesondere GIS-Anwendungen im Umweltbereich (Land- und Forstwirtschaft) nahekommt. Auch die Repetitionsraten liegen mit wenigen Tagen deutlich höher als bei der bisher verfügbaren Satellitengeneration. Das Along-Track Scanning Radiometer and Microwave Sounder (ATSR-M) ist ein passiver vierkanaliger Radiometer im infraroten Bereich zur Messung von Wasser- und Wolkenoberflächentemperaturen und einem passiven Mikrowellensensor zur Messung des Wassergehalts der Atmosphäre.
• Aktive Sensoren benutzen das Objekt als Reflektor der von ihnen ausgesendeten und wiederempfangenen Strahlung, z.B. auf der Basis von Mikrowellen. Sie befanden sich z.B. an Bord von Seasat-1 [Synthetic Aperture Radar (SAR), Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR)], deren Informationen zusätzlich zu den von passiven Sensoren gewonnenen Daten zur Fernerkundungsauswertung hinzugezogen werden. Weitere Beiträge hierzu leistet der erste europäische Fernerkundungssatellit (ERS-1) mit mehreren aktiven Sensoren, so z.B. dem Precise Range and Rate Equipment (PRARE), einem sehr genauen Entfernungsmeßsystem auf Mikrowellenbasis, das die Satellitenbahndaten bis in den Dezimeterbereich bestimmt. Das Radaraltimeter RA auf ERS erlaubt eine sehr präzise Messung der Entfernung zwischen Satellit und der Erdoberfläche im Nadirpunkt, über offenem Wasser und glatten Eisflächen mit bis zu 10-20 cm Genauigkeit. Das Active Microwave Instrument (AMI), der Hauptsensor, ist ein multifunktionaler Radarsensor mit einer Frequenz von 5,3 GHz und einer Streifenbreite von 80 km, der zu unterschiedlichen Zwecken betrieben werden kann, so z.B. zur Windmessung (Windstärke und -richtung), zur Wellenmessung (Wellenhöhe und -länge) und als SAR mit einer Rastergröße von 30x30 m.

Auf einer Plattform installiertes Sensorsystem der Fernerkundung, das der abbildenden oder nicht abbildenden Erfassung von objektrelevanter elektromagnetischer Strahlung dient. Eine große Zahl von FE-Systemen auf Satellitenplattformen dient der operationellen, d.h. in gleichen Zeitabständen wiederholbaren Aufnahme von Phänomenen der Erdoberfläche einschließlich der Ozeane sowie der Atmosphäre.

Schema 'Elektromagnetische Fernerkundung der Erdoberfläche' Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quelle: http://www.meteo.uni-bonn.de/mitarbeiter/SCrewell/vorles/fe/FE_vorles/fe_grundlagen.html

Fernerkundungssysteme können nach verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt werden. Nach der Quelle der empfangenen Strahlung unterscheidet man passive (Fernerkundungs)Systeme und aktive Systeme. Passive Systeme benutzen die von Natur aus vorhandene Strahlung wie das Sonnenlicht oder die Strahlung, die von Körpern an der Erdoberfläche selbst abgegeben wird. Aktive Systeme erzeugen ihre Strahlung selbst und messen dann die von der Erdoberfläche reflektierte Strahlung. Eine weitere Gliederung der Fernerkundungssysteme ergibt sich aus der Art der verwendeten Strahlungsempfänger. Die für die Erdbeobachtung wichtigsten Systeme sind: Photographische Systeme, Abtast (Scanner)-Systeme und Radarsysteme unterschieden. Diese Systeme nehmen digital oder analog Daten auf.

Ein (Bild)aufzeichnungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlichster Spektralbereiche, aber auch mit Hilfe von Schallwellen (SODAR) insbesondere aus Luft- und Raumfahrzeugen, daneben auch bodengestützt.
Bei abbildenden Verfahren sind es neben der Photographie im sichtbaren Bereich z.B. die Aufnahmesysteme in den Bereichen des nahen, mittleren und fernen Infrarot, der Radar- und Mikrowellen sowie des Ultravioletts.

Elektromagnetische Strahlung, die länger ist als das thermische Infrarot, mit Wellenlängen zwischen ca. 25 und 1.000 Mikrometern (Angaben uneinheitlich).

Syn. Telekommunikationssatelliten; Satelliten, die für die allgemeine Telekommunikation bereitgestellt werden. Dazu zählen nationale und internationale

• Telefon- und Telefaxverbindungen,
• Telexverbindungen,
• Datenverbindungen und
• Verbindungen für Hörfunk- und TV-Übertragungen.

Diese Satelliten nutzen koordinierte Frequenzbänder, die auch anderen - terrestrischen - Funkdiensten zur Nutzung freigegeben worden sind. Fernmeldesatelliten bestehen aus einem raumfahrttechnischen und einem nachrichtentechnischen Subsystem.

Zum raumfahrttechnischen Subsystem zählen im Wesentlichen

• die Stabilisierungs- und Positionierungseinrichtungen,
• die Einrichtungen zur Wärmeregelung und
• die Steuereinrichtungen.

Zum nachrichtentechnischen Teil gehören

• die Antennen,
• die Transponder und
• die Fernmess- und Fernsteuereinrichtungen (TT&C - Telemetrie, Tracking & Command).

Die nutzbaren Frequenzbereiche des Satellitenfunks werden von der Weltfunkkonferenz (World Radiocommunication Conference, WRC) der ITU festgelegt. Für Satellitenfunkanwendungen, die als Bestandteil terrestrischer Netze anzusehen sind, sind dies vornehmlich die Bereiche

• von 1,5-1,6 GHz (L-Band) für mobilen Satellitenfunk im Verkehr zwischen Satellit und den mobilen Satellitenfunkstellen,
• von 2 GHz (S-Band) für die Nutzung als Downlink für mobilen Satellitenfunk (MEO- und LEO-Systeme),
• von 4-6 GHz (C-Band) für die Nutzung als Down-/Uplink zwischen den Erdfunkstellen und den Satelliten.

Die Satellitenbahn (Orbit) hat wesentlichen Einfluss auf die Anwendungsbereiche und -gebiete des für die Kommunikation genutzten Satelliten. Satellitenbahnen unterscheiden sich nach ihrer Lage, ihrer Form und der Höhe des Satelliten. Bis heute werden Fernmeldesatelliten vorzugsweise in eine kreisförmige Äquatorialbahn gebracht, deren Bahnhöhe 35.780 km beträgt. Satelliten auf dieser Umlaufbahn (Orbit) umkreisen die Erde in 24 Stunden, sodass sie keine Relativbewegung zur Erde haben. Sie werden deshalb auch als geostationäre Satelliten bezeichnet. Daneben plant man, bei zukünftigen kommerziellen Systemen die Satelliten auf einem niedrigeren Orbit die Erde umkreisen zu lassen. Dabei gilt, dass die Satelliten umso schneller die Erde umkreisen müssen, je niedriger die Bahnhöhe der Satelliten ist, da nur durch eine höhere Fliehkraft die dann größere Erdanziehung ausgeglichen wird. Im Gegensatz zu den geostationären Satelliten führen diese Satelliten (nichtgeostationäre Satelliten) eine Relativbewegung zur Erde aus. Sie bewegen sich im sog. "Non Geostationary Satellite Orbit (NGSO)".

Überwachen von Bränden, vorwiegend von Wald- und Buschbränden sowie von Kohlefeuern (China) besonders mit Hilfe von Verfahren der Fernerkundung. Unter Einbeziehung von z.B. Vulkaneruptionen in die Gruppe solcher Ereignisse spricht man auch von Hochtemperaturereignissen (HTE). Mit dem Kleinsatelliten BIRD betreibt das DLR seit 2001 ein weltweit einzigartiges System als Technologie-Demonstrator zur Erkennung, Georeferenzierung und geophysikalischen Charakterisierung von HTE bezüglich Ausdehnung, Temperatur, Energie. Mit gleicher wissenschaftlicher Instrumentierung setzt das DLR auch ein flugzeuggetragenes System (ABAS) erfolgreich zur Beobachtung von Waldbränden ein.

Weitere Informationen:

• The Global Fire Monitoring Center (GFMC)
• 2005 Fire Patterns Across Africa
• Remote Sensing Products (ISDR)

Engl. filter; Material, das die durch ein optisches System übertragene Strahlung in selektiver Weise verändert. Der Einsatz von Filtern dient in der Fernerkundung unterschiedlichsten Zwecken.

Engl. Akronym für Far Infra-Red, dt. fernes Infrarot, Bezeichnung für den Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums von ~15,0 µm - ~0,1 cm.

Engl. Akronym für Fire in Global Resources and Environmental Monitoring; Projekt zur satellitengestützten Datenerfassung über die Entwicklung der tropischen Regenwälder. Die in ein GIS integrierten Daten leisten einen nützlichen Beitrag zum Verständnis der komplexen Interaktionen zwischen Wald, Abholzung und Bevölkerung.

Engl. area; eine geschlossene geometrische Figur in zwei Dimensionen, die von einem oder mehreren Liniensegmenten begrenzt wird, die eine homogene Fläche einschließt und die üblicherweise zweidimensional dargestellt wird. Sie wird i.d.R. geometrisch durch eine Folge von Koordinatenpaaren beschrieben. Flächen können auch Inseln (Aussparungsflächen) beinhalten, die durch ein Innenpolygon und ein Außenpolygon bei Vektordaten beschrieben werden.
Bei Rasterdaten ist bereits das Grundelement, das Pixel, eine Fläche, da es eine bestimmte Ausdehnung besitzt. Beispiele für flächenhafte Phänomene in GIS sind Staaten, Seen oder Parzellen.

Ein Luftfahrzeug der Gruppe „schwerer als Luft“, das den zum Fliegen erforderlichen Auftrieb aus seitlich ein einem Rumpf angebrachten Tragflächen bezieht.
Um ein Flugzeug im Rahmen der Fernerkundung einsetzen zu können, müssen verschließbare Bodenöffnungen eingebaut werden, in die die verschiedenen Kamera- und Sensortypen, wie z.B. Multispektralkamera und -abtaster, Infrarotabtaster, Radar- und Lasersysteme, eingebaut werden können. Die Flughöhen variieren bei der Beobachtung der Erdoberfläche je nach gewünschtem Maßstab, Auflösungsvermögen und verwendeten Aufnahmegeräten zwischen knapp 1000 m und 15.000 m. Bei der Atmosphärenerkundung ist sie von der Höhenlage der zu beobachtenden Luftschicht abhängig.
Flugzeuggestützte Systeme dienen auch der Erprobung neuer Technologien, die bei zukünftigen Satellitenmissionen erst noch zum Einsatz kommen sollen. Ebenfalls bei der Validierung von Satellitenmissionen (zum Beispiel CALIPSO) kommen Flugzeuge zum Einsatz. Dabei lässt sich eine Verbindung zwischen den sehr detaillierten, aber zeitlich begrenzten flugzeuggetragenen Messungen mit den räumlich hochaufgelösten, aber geringeren Detailinformationen aus der Satellitenbeobachtung herstellen.
Während zu Beginn der flugzeuggestützten Fernerkundung photogrammetrische Kameras Luftbilder im Bereich des sichtbaren und infraroten Spektrums lieferten, sind es seit etwa zwanzig Jahren vorwiegend multispektrale und hyperspektrale Systeme. Diese Geräte erfassen vom Flugzeug aus den Anteil der Sonnenstrahlung im sichtbaren Teil des Spektrums, den die Erdoberfläche reflektiert. Im infraroten Spektralbereich beobachten sie die ausgesandte Wärmestrahlung. Anders als bei der klassischen Luftbildkamera, die eine Szene in drei breitbandigen Kanälen (rot, grün,
blau) aufnimmt, arbeiten die Hyperspektralsensoren in vielen, zum Teil mehreren hundert schmalen Spektralkanälen.
Bei der Auswertung der Hyperspektralbilder ermöglicht das Reflexions- beziehungsweise Emissionsverhalten der verschiedenen Oberflächen (zum Beispiel Vegetation, Böden, Gewässer, Straßen und Gebäude) die Identifikation von Objekten, die Zustandsbeschreibung der Oberflächen und deren Klassifizierung. Darüber hinaus lassen sich etwa Minerale im Gestein identifizieren oder Algenwuchs in Flachgewässern überwachen. Selbst ob Pflanzen unter Dünger- und Wassermangel leiden, lässt sich so aus der Luft feststellen.

Für den Einsatz von Flugzeugen als Träger für Fernerkundungssystemen ergeben sich folgende Vor- und Nachteile:

Die Höhe, aus der Luft- und Satellitenbilder aufgenommen werden. Flughöhe über Normalnull (NN) bezeichnet dabei die absolute Höhe über der Niveaufläche NN. Bei der Aufnahme vom Flugzeug aus wird sie in der Regel auf eine mittlere Geländehöhe bezogen und als Flughöhe über Grund angegeben. Bei der Aufnahme vom Satelliten aus wird die ungefähre Bahnhöhe über dem Meeresspiegel angegeben.

Engl. flight line oder ground track; theoretische Spur auf der Erdoberfläche, die ein unmittelbar darüber vorbeiziehender Satellit oder ein Flugzeug hinterlässt.

Engl. für 'Fußabdruck'; Bereich auf der Erdoberfläche, in dem Signale eines Satelliten (z.B. zur Telekommunikation) empfangen werden können, somit der Ausleuchtbereich eines Satelliten.

Bis Dezember 2004 ROCSAT-1 genannter Erdbeobachtungssatellit zur Beobachtung der Ozeane und Erforschung der Ionosphäre. Er wird von der taiwanesischen Weltraumorganisation National Space Organization betrieben und ist der erste Satellit der Republik China (Taiwan).
Der Start erfolgte am 16. Januar 1999 mit einer Athena-I-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida.

FORMOSAT 2 ist der zweite hoch auflösende optische Erdbeobachtungssatellit für die taiwanesische Raumfahrtagentur (NSPO). Er kann in täglichem Rhythmus jeden Punkt der Erde mit den gleichen Aufnahmeparametern neu erfassen. Sein einzigartiger Orbit und die 2-Meter Auflösung machen diese Mission besonders geeignet für die regionale Fernerkundung und Datenerhebung für die Auswertung von Naturkatastrophen, Anwendungen in der Landnutzung, Stadtplanung, Umweltüberwachung und im Meeresschutz. Die Nutzlast beinhaltet zusätzlich ein Instrument zur Nordlichtbeobachtung.

FORMOSAT-2 Dank der Streifenbreite von 24 km und der aufgrund seiner geosynchronen Umlaufbahn täglichen Abdeckung kann FORMOSAT-2 großflächige Gebiete in nur wenigen Wochen erfassen. Da die Umlaufbahn zudem sonnensynchron ist, wird jeder Punkt stets unter denselben Lichtbedingungen aufgenommen (09:30 Äquatorüberflugszeit). Der Satellit umrundet die Erde jeden Tag genau 14-mal. Links: Das Mosaik von Südkorea z.B. umfasst eine Fläche von über 100.000 km². 270 Szenen wurden verarbeitet, um eine einheitliche natürliche Farbe zu erhalten. Rechts: Größte Kupfermine der Welt in Chuquicamata, Chile Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken. Quellen: http://www.astrium-geo.com/de/674-formosat-2 - http://www.satimagingcorp.com/gallery-formosat-2.html

FORMOSAT 2, ursprünglich Rocsat-2 genannt, wurde am 20. Mai 2004 gestartet und im Dezember des gleichen Jahres umbenannt.

Die Bilder haben eine Schwadbreite von 24 x 24 km und eine geometrische Auflösung von 2 m (panchromatisch) bzw. 8 m (Vierkanal-Multispektral). Sie sollen für zahlreiche Anwendungen wie Agrarwissenschaft, Landschaftsschutz, Katastrophenschutz und ähnliches genutzt werden. Die Sensoren der mit einem 60-cm-Spiegel ausgerüsteten Kamera des Remote Sensing Instrument (RSI) arbeiten im Spektralbereich von 0,45-0,90 μm (panchromatische Kamera) beziehungsweise 0,45-0,52 μm (blau), 0,52-0,60 μm (grün), 0,63-0,69 μm (rot) und 0,76-0,90 μm(nahes Infrarot). Daneben ist noch das Instrument Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning (ISUAL) zur Beobachtung von Blitzen in der oberen Atmosphäre (40-100 km) an Bord.
Als Hauptauftragnehmer für das Space Segment des Erdbeobachtungsprogramms FORMOSAT 2 lieferte Astrium die Plattform (die erste Anwendung des Leostar Busses) und das erste Fernerkundungsinstrument (RSI) aus 100 Prozent Siliziumkarbid. FORMOSAT 2 war der erste Exportvertrag von Astrium auf dem kommerziellen Markt der Erdbeobachtungssatelliten. Die Bilder von FORMOSAT 2 sind beispielsweise über die GEO-Information Division von Astrium Services erhältlich.

Weitere Informationen:

• FormoSat-2 / FormoSat-2 / ROCSat-2 (Republic of China Satellite-2) (eoPortal)

FORMOSAT-3 oder COSMIC (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate) ist ein Satellitenprojekt der USA und der Republik China von Taiwan. Die Mission besteht aus sechs Kleinsatelliten, die am 15. April 2006 gemeinsam mit einer Minotaur-Trägerrakete von Vandenberg gestartet wurden.

Die Mission kostete insgesamt 100 Millionen Dollar. Davon werden ca. 80% aus Taiwan finanziert. Hinzu kommt der amerikanische Anteil, zu dem verschiedene Institutionen beitragen, darunter die NASA, die US Air Force und die Navy. Die Daten werden jedoch Forschern auf der ganzen Welt zur Verfügung gestellt.

FORMOSAT-3 Links: Artists' illustration. Six microsatellites are entering low-Earth orbit to form COSMIC, the Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate. The first constellation of satellites to use radio occultation, COSMIC is expected to provide a major boost in the quality and quantity of data needed to improve global weather forecasts, climate monitoring, and space weather monitoring. Rechts: Radio Occultation. When radio signals from GPS satellites pass through the atmosphere, the signals' paths are bent and their progress is slowed. The rate of these changes depends on the atmosphere's density along the path. COSMIC's low-Earth-orbiting (LEO) satellites take advantage of this effect by intercepting the GPS radio signals just above Earth's horizon and precisely measuring the bend and signal delay along the signal path. Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken. Quellen: http://www2.ucar.edu/news/cosmic-visuals-multimedia-gallery

Die Satelliten werden zur Erforschung der Erdatmosphäre eingesetzt. Dazu empfangen sie Signale von GPS-Satelliten, während so genannter Satellitenuntergänge (Okkultationen). Aus der Veränderung der Signale dabei können vertikale Profile der Temperatur und der Feuchte abgeleitet werden. Die Daten von COSMIC/FORMOSAT-3 werden für die Forschung im Bereich der Meteorologie, aber auch zur Verbesserung der Vorhersagen des Weltraumwetters (also von Veränderungen der Ionosphäre/Magnetosphäre und ähnlichen Erscheinungen) verwendet. Die Radiookkultationstechnik wurde bereits in den 1960er Jahren vom JPL vorgeschlagen, um die Vertikalstruktur von Planetenatmosphären zu untersuchen. Seit 2000 wird diese Messmethode sehr erfolgreich an Bord des deutschen Forschungssatelliten CHAMP angewendet, seit Mai 2006 kontinuierlich auch an Bord der GRACE-Satelliten.

Weitere Informationen:

• FORMOSAT Fact Sheet (Orbital Sciences Corporation, VA)
• FormoSat-3 / / ROCSat-3 / COSMIC (eoPortal)

Engl. Akronym für Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation; der absorbierte Anteil der photosynthetisch aktiven Strahlung (400 - 700 nm) ist zusammen mit dem Blattflächenindex (LAI) ein wesentlicher Landoberflächenparameter z.B. zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen Biosphäre und Atmosphäre und deren klimatischen Auswirkungen. U.a. sind die AVHRR-Daten der NOAA-Satelliten eine wichtige Quelle für die Ableitung derartiger Informationen. Sie werden insbesondere vom DLR gesammelt und ausgewertet.

Engl. frequency; im physikalischen Sinn die Anzahl der vollständigen Schwingungen, die ein System in einer bestimmten Zeit durchführt. Die Einheit ist das Hertz (1 Hz = 1/s), benannt nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz (1857-1894). Mit entsprechenden Präfixen ergeben sich höhere Frequenzen.
Die Frequenz elektromagnetischer Strahlung entscheidet über die Erscheinungsformen der Strahlung. Das Spektrum elektromagnetischer Strahlung erstreckt sich von niederfrequenten Radiowellen über das sichtbare Licht bis zur hochfrequenten Gammastrahlung. Die Strahlungsenergie steht proportional zur Frequenz.
Neben der Frequenz ist eine weitere Charakteristik von elektromagnetischer Strahlung besonders wichtig für das Verständnis von Fernerkundung: die Wellenlänge. Sie ist die Länge eines Wellenzyklus, welche als Entfernung zwischen zwei Wellenbergen angegeben werden kann. Wellenlänge und Frequenz stehen in folgender Beziehung: Lichtgeschwindigkeit [C = 299.792,458 km/Sek] = Frequenz [1 Hertz = 1 Schwingung/Sek.] x Wellenlänge.

Wellenlänge und Frequenz haben den in nebenstehender Formel ausgedrückten Bezug. Demnach stehen sie in umgekehrter Beziehung zueinander. Je kürzer die Wellenlänge, umso höher die Frequenz. Je länger die Wellenlänge, umso niedriger die Frequenz.

Engl. waveband

1. Oft auch nur kurz mit Band bezeichnet. Bezeichnung für einen zusammenhängenden Bereich von Frequenzen aus dem Frequenzspektrum, die durch eine Unter- und eine Obergrenze definiert werden und mit einem Namen versehen wurden. Üblicherweise sind physikalische Eigenschaften (Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen) gemeint, wenn von Frequenzbändern gesprochen wird (im Gegensatz zu Anwendungen bei Frequenzbereichen). Für verschiedene Bänder haben sich unterschiedliche Namen eingebürgert, die allerdings nicht fest definiert sind, so dass es auf den konkreten Einzelfall ankommt!
2. Ein Ausdruck, der übergreifend in der Fernerkundung verwendet wird, um einen zusammenhängenden Umfang von Wellenlängen elektromagnetischer Energie zu beschreiben.

Frühwarnsysteme setzen sich aus drei Elementen zusammen:

1. Prognose und Vorhersage eines bevorstehenden Ereignisses,
2. Aufbereitung und Verbreitung der Warnmeldung für die Behörden und die Bevölkerung und
3. Ergreifung angemessener und zeitnaher Maßnahmen entsprechend der Warnung.

Akronym für Fourier-Transform InfraRot-Spektroskopie bzw. Fourier-Transformations-InfraRot-Spektrometer; Messverfahren, bzw. -gerät zur Bestimmung von Spurengaskonzentrationen durch den Vergleich von gemessenen Spektren mit gespeicherten spektralen Absorptionskoeffizienten im infraroten Spektralbereich.

Die FTIR gehört zu den wichtigsten spektroskopischen Methoden zur Untersuchung von Anregungen in Molekülen und Festkörpern. Kernstück solcher Spektrometer ist das Michelson-Interferometer, bei dem zwei durch Strahlteilung erzeugte Lichtbündel miteinander interferieren. Der Gangunterschied zwischen beiden Teilstrahlen kann durch Verschieben eines Spiegels variiert werden. Das Interferogramm stellt den Verlauf der Intensität als Funktion der Spiegelposition dar und wird mit einer Photodiode gemessen.

Satellitenbasiert ist FTIR beispielsweise mit dem Sensor MIPAS auf ENVISAT verwirklicht.

Weitere Informationen:

• FTIR - Theorie (HTML)
• FTIR - Slide Show (PDF)
• Alles über IR-Spektrometrie (IR, R. Arnolds)

Geplante europäische Mission für einen Demonstrationssatelliten zu Waldbrandüberwachung.

Engl. Akronym für Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer; Satellitenmission zur Astrophysik, ausgelegt für das Extrem-Ultraviolett des elektromagnetischen Spektrums. Für bestimmte Fragen ist es der einzige Spektralbereich, der den Astrophysikern Antworten gibt.
FUSE, der im Juni 1999 seine Umlaufbahn erreichte, entstand aus der Zusammenarbeit der Universität John Hopkins mit dem CNES, der kanadischen Weltraumagentur, der Universität von Colorado und der kalifornischen Universität Berkeley.
Zur Fokussierung des Lichts wurde der Satellit mit vier Spiegeln ausgerüstet. Das eingefangene Ultraviolett-Licht wird durch vier optische Systeme (als Netze bezeichnet) - eines je Spiegel - in ein Spektrum zerstreut. Über eine Million paralleler Linien wurden auf jedes dieser Netze aufgezeichnet was diesem Instrument ein sehr hohes Auflösungsvermögen verschafft.

Weitere Informationen: Fuse

Kürzel für die polarumlaufenden Satelliten des meteorologischen Satellitenprogramm Chinas (FENGYUN).

Weitere Informationen:

• National Satellite Meteorological Center