Lexikon der Fernerkundung

geometrische Korrektur

Anpassung der Geometrie von Fernerkundungsmessungen an die Geometrie der Erdoberfläche.

Bei unkorrigierten Luft- und Satellitenbildern variiert der Maßstab aufgrund der Reliefverschiebung, die durch Höhenunterschiede im Gelände verursacht wird. Die Reliefverschiebung ist eine Quelle geometrischer Verzerrungen in digitalen Bilddaten, obwohl sie bei der Satellitenfernerkundung weniger ins Gewicht fällt als bei Luftaufnahmen, da Satelliten in viel größeren Höhen fliegen als Flugzeuge. Eine weitere Quelle für geometrische Verzerrungen ist die Erde selbst, deren Krümmung und ostwärts gerichtete Drehbewegung aus dem Weltraum deutlicher zu erkennen sind als in niedrigeren Höhen.

Die Erde dreht sich um ihre Achse von West nach Ost. Zugleich umkreisen Fernerkundungssatelliten die Erde von Pol zu Pol. Würde man auf einer zylindrischen Projektion die Flugbahn aufzeichnen, die ein polumlaufender Satellit in einem Zeitraum von 24 Stunden zurücklegt, würde man eine Reihe von S-förmigen Wellen sehen. Da ein Fernerkundungssatellit seiner Umlaufbahn über der sich drehenden Erdkugel folgt, beginnt jede Abtastreihe an einer Position, die etwas westlich der vorhergehenden Reihe liegt. In den gescannten Rohdaten scheint jedoch das erste Pixel in jeder Reihe mit den anderen Anfangspixeln ausgerichtet zu sein. Um die Pixel in einem Fernerkundungsbild richtig zuzuordnen, müssen die Pixel in jeder aufeinanderfolgenden Reihe leicht nach Westen verschoben werden. Aus diesem Grund haben verarbeitete Szenen die Form eines schiefen Parallelogramms, wenn sie in geographischen oder ebenen Projektionen dargestellt werden.

Zusätzlich zu den systematischen Fehlern, die durch die Erdrotation verursacht werden, entstehen zufällige geometrische Verzerrungen durch Reliefverschiebungen, Höhen- und Lageabweichungen des Satelliten, Fehlverhalten der Instrumente und andere Anomalien. Zufällige geometrische Fehler können durch einen Prozess korrigiert werden, der als Rubber Sheeting bekannt ist. Wie der Name schon sagt, wird beim Rubber Sheeting ein Bild gestreckt und verzerrt, um die im Bild angezeigten Kontrollpunkte mit bekannten Kontrollpunktpositionen am Boden zu verknüpfen. Zunächst wird ein Paar von Gleichungen zur Transformation von Ebenenkoordinaten abgeleitet, indem die Unterschiede zwischen den Passpunktpositionen im Bild und auf dem Boden analysiert werden. Mit Hilfe dieser Gleichungen können Bildanalytiker ein rektifiziertes Rastergitter erstellen. Anschließend werden die Reflexionswerte des ursprünglich gescannten Rasters den Zellen des rektifizierten Rasters zugeordnet. Da die Zellen des rektifizierten Rasters nicht perfekt mit den Zellen des Originalrasters übereinstimmen, müssen die Reflexionswerte in den Zellen des rektifizierten Rasters aus den Werten des Originalrasters interpoliert werden. Dieser Vorgang wird als Resampling bezeichnet. Resampling wird auch verwendet, um die räumliche Auflösung eines Bildes zu erhöhen oder zu verringern, damit seine Pixel mit denen eines anderen Bildes georegistriert werden können.

Zusammengefasst ist es das Ziel der geometrischen Korrektur, die Bilddaten so zu korrigieren, dass

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