optischer Sensor

Engl. optical sensor, franz. capteur optique; passiver Sensor zur Aufzeichnung elektromagnetischer Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts bzw. die nah daran liegenden Frequenzen im Ultraviolett- bzw. Infrarotbereich des Spektrums. Die damit arbeitende Fernerkundung nutzt die natürliche Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich zwischen 0,3 und 3 μm (Mikrometer) sowie die objekteigene thermale Ausstrahlung der Objekte von 3 bis 14 μm. Die Aufnahmesysteme der Sensoren sind so ausgelegt, dass sie in Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums aufzeichnen, in denen es nicht zu atmosphärischen Absorptions- und Reflexionsprozessen kommt (sog. atmosphärische Fenster). Bildhafte Darstellungen von den für uns Menschen nicht sichtbaren Wellenlängenbereichen werden in sogenannten Falschfarbenbildern dargestellt, wie z.B. farbkodierten Wärmebildern (blau = kalt, rot = warm).

Wenn wir mit unserem menschlichen Sensor „Auge“ die Erde betrachten, nehmen wir Lichtreize in den Farben Blau, Grün und Rot auf. Im menschlichen Gehirn entsteht durch die Mischung der drei Farbeindrücke die uns bekannte farbige Darstellung der Erde. Dieses für Menschen sichtbaren Licht ist ein nur kleiner Bereich innerhalb des Spektrums des Sonnenlichtes. Optische Erdbeobachtungssatelliten haben Sensoren, die weit mehr als diesen für uns sichtbaren Ausschnitt erfassen können, z.B. den kurzwelligen Ultraviolett- und den langwelligen Infrarotbereich. Da jedes Material auf der Erdoberfläche das Sonnenlicht auf charakteristische Art und Weise reflektiert, lässt sich eine sogenannte Spektralsignatur beobachten – eine Art optischer Fingerabdruck. Je mehr Spektralbereiche erfasst werden, um so besser lassen sich Materialien unterscheiden.

Sentinel-2 – Passive Sensoren nehmen verschiedene Spektralbereiche auf Bei dem links dargestellten Satelliten Sentinel-2 werden 13 verschiedene Spektralbereiche einzeln aufgenommen. Hiermit können z.B. der Zustand der Vegetation oder bestimmte Stoffe in der Atmosphäre aufgezeichnet werden. ESA-Video auf YouTube: Moving ahead with Sentinel-2 Quelle: UP Link 3

Der Blick aus der Distanz von oben auf die kleinräumigen Strukturen von Städten oder auf ihre großflächigen Übergänge zum Umland erlaubt es, über die flächendeckende Perspektive Zusammenhänge zu erkunden und zu verstehen. Aus Erdbeobachtungsdaten kann das physische Erscheinungsbild einer Stadt (bebauter Raum, Verkehrsinfrastruktur, Frei- und Gewässerflächen) abgeleitet werden. Gleiches gilt für stadtklimatologische Fragen. Je nach Sensor und Aufgabenstellung können verschiedene Auflösungsstufen gewählt werden, die die Erfassung auf einer eher regionalen Stadt-Umland-Ebene, über Stadtstruktur-, dann Blockebene bis hin zur grundrissgenauen Gebäudekartierung erlauben. Auch bieten Erdbeobachtungsdaten bei hoher temporaler Auflösung, d.h. häufig wiederholten Aufnahmen, die Möglichkeit Zeitreihen zu generieren, um mit ihrer Hilfe die ständige Weiterentwicklung urbaner Räume und ihrer Umgebung zu beschreiben und zu analysieren.

Weitere Informationen:

• High Resolution Optical Imagers (The Earth Observation Handbook Rio+20)