Funktionsweise Optisch-Mechanischer Scanner

Optisch mechanische Scanner, auch als Rotationsabtaster bezeichnet, tasten die Erdoberfläche während des Fluges zeilenweise quer zur Flugrichtung mit Hilfe eines rotierenden Prismas, dessen spiegelnde Ebene mit der Flugrichtung einen Winkel von 45° einschließt, ab. Eine schematische Darstellung ist auf Abbildung 6-1 zu sehen.

Abb. 6-1: Funktionsweise Optisch-Mechanischer Scanner (aus Kraus, 1988)

Die folgende Abbildung stellt das Konstruktionsprinzip eines multispektralen Abtasters dar.

Abb. 6-2: Konstruktionsprinzip eines multispektralen Abtasters (aus Kraus, 1988)

Die auf die spiegelnde Ebene des Prismas treffende Strahlung wird auf die stationären Hohlspiegel eines Teleskops gelenkt. Mittels eines halbdurchlässigen Spiegels wird die Strahlung geteilt. 
Ein Teil gelangt auf einen Thermaldetektor. Hier wird die von der Erde emittierte Thermalstrahlung meist im Wellenbereich zwischen 8 und 13 mm registriert. Dazu nutzt der Abtaster zwei Referenzstrahler mit bekannter Temperatur. Diese Referenzstrahler sind meist oberhalb des rotierenden Prismas angeordnet und werden bei jeder Umdrehung des Prismas abgetastet. Die Temperatur des Geländes ergibt sich aus dem Vergleich des gemessenen elektrischen Signals des Geländeelements mit den gemessenen elektrischen Signalen und bekannten Temperaturen der beiden Referenzstrahler. Der Detektor muss stark gekühlt werden, da er sonst durch seine eigene Strahlung gestört werden würde.
Der andere Teil der auf das Prisma auftreffenden Strahlung, also das sichtbare Licht sowie Wellen des nahen und mittleren Infrarotbereiches, durchdringt den halbdurchlässigen Spiegel und wird mittels eines weiteren Prismas in seine spektralen Anteile zerlegt (Dispersion). Nach dieser spektralen Zerlegung erfassen genau positionierte Detektoren die gesamte Strahlung des jeweiligen Spektralbereichs. Diese schmalen Spektralbereiche werden auch als Kanäle (channels) oder Bänder (bands) bezeichnet. 
Sind bei einem Abtaster mehrere solche Detektoren vorhanden, spricht man auch von einem Multispektralscanner (MSS). Der von den Detektoren abgegebene Photostrom, der proportional zur Intensität der absorbierten Strahlung ist, muss vor der Analog/Digitalwandlung verstärkt werden. Anschließend wird das digitale Signal zur Erde übermittelt oder gespeichert.

Damit die abgetasteten Zeilen in der Streifenmitte lückenlos zusammenpassen, muss folgende Gleichgewichtsbedingung zwischen der Plattformgeschwindigkeit zur Flughöhe und Öffnungswinkel des Abtasters zur Abtastfrequenz erfüllt sein:

v / h = Da * n.

Ein exaktes 'Aufeinanderpassen' der Streifen ist nicht möglich, daher ist es von Vorteil, wenn sich die Streifen überlappen. Dadurch treten im später zusammen gesetzten Bild keine Lücken auf.

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