Atmosphärenkorrektur

Engl. haze correction, atmospheric correction, franz. correction atmosphérique; die Beseitigung von durch Streuung und Absorption in der Atmosphäre bedingten Einflüssen (atmospheric masking) aus dem gemessenen Fernerkundungssignal nach dessen Durchgang durch die Atmosphäre.

Nach DIN 18716 Bezeichnung für "Verfahren zur Beseitigung des Einflusses der Atmosphäre bei der Bestimmung des Reflexionsvermögens des Untergrundes".

Während bei radiometrischen Messungen im Labor die spektrale Reflexion direkt durch die entsprechenden Eigenschaften des Objektes geprägt wird, wird die Reflexionsmessung im Falle eines abbildenden Fernerkundungssystems durch die Wirkung der zwischen Objekt und Sensor liegenden Atmosphäre stark beeinträchtigt. Empirische bzw. modellbasierte Korrekturen des Atmosphäreneinflusses haben daher im Bereich der quantitativ orientierten Fernerkundung, und damit auch der digitalen Bildverarbeitung, große Bedeutung.

Durch den Atmosphäreneinfluss wird die Erdoberfläche nicht nur durch direktes Sonnenlicht bestrahlt, sondern auch durch Streulicht aus der Atmosphäre (Himmelslicht). Die reflektierte oder emittierte Strahlung vom Gelände wird dann erneut durch die Atmosphäre gestreut bevor sie am Sensor ankommt. Das dort empfangene Signal ist deshalb in komplexer Weise verfälscht.

Um genaue Informationen über die Erdoberfläche zu erhalten und optische Fernerkundungsdaten überhaupt erst räumlich und zeitlich vergleichbar zu machen, muss der Einfluss der Atmosphäre korrigiert werden. Die Anwendung einer Atmosphärenkorrektur ist elementar, wenn bio- und geophysikalische Parameter wie Blattflächenindex, Anteil der photosynthetisch aktiven Strahlung, Landnutzung, Emissionsgrad oder Landoberflächentemperatur für die Modellierung und Analyse des Systems Geosphäre-Biosphäre-Atmosphäre operationell abgeleitet werden.

Korrekturmodelle gliedern sich in eine radiometrische Korrektur und einen atmosphärische Einflüsse betreffenden Teil. Der Algorithmus zur atmosphärischen Korrektur der auf den Detektor auftreffenden spektralen Strahldichtewerte setzt die Kenntnis von meteorologischen Größen aus Radiosondenaufstiegen, von horizontaler Sichtweite und optischer Tiefe voraus. Im Zuge einer atmosphärischen Korrektur wird auf Pixelebene vom jeweiligen Grauwert (digital number) ausgegangen, in spektrale Strahldichtewerte und weiter in scheinbare Reflexionsgrade transformiert, um dann mit Hilfe geeigneter Aerosol- und Atmosphärenmodelle letztendlich atmosphärisch korrigierte Grauwerte bereitzustellen.

Wenn Bodeninformationen (ground data) vorliegen, kann die Korrektur verfeinert werden. Flächen, deren Reflexion bekannt ist oder zur Zeit der Datenaufnahme gemessen wurde, werden in den Bilddaten identifiziert. Dann kann man aus dem Vergleich zwischen den gegebenen Werten der Fläche und den Bilddaten eine lokal gültige Atmosphärenkorrektur ableiten.

Die Atmosphärenkorrektur ist vor allem für periodische Beobachtungen (Monitoring) gleicher Gebiete und für die Mosaikierung verschiedener Satellitenbilddaten von Bedeutung.

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