Fernerkundung - Methodik - Radar und LiDAR

Fernerkundung - Methodik - Radar
Leitung: Prof. Dr. Andreas Reigber

Abbildende Radarsysteme sind Fernerkundungssensoren, die mittels Abstrahlung und Empfang von Mikrowellen eine Reflektivitätskarte des beleuchteten Gebiets erstellen. Besondere Bedeutung hat dabei insbesondere das Radar mit synthetischer Apertur (SAR), was auf die hohe Auflösung und mannigfaltigen Informationsgehalt von SAR-Daten zurückzuführen ist. Da ein SAR-System ähnlich einem Laser mit einer eigenen Beleuchtung arbeitet, kann es unabhängig von der Tageszeit, und aufgrund der Verwendung von Mikrowellen auch bei Bewölkung ohne Einschränkungen eingesetzt werden. Es ist daher für die regelmäßige und zuverlässige Erfassung von Daten besonders geeignet. Moderne SAR-Satellitensysteme, wie etwa TerraSAR-X (DLR) erzielen geometrische Auflösung von deutlich unter einem Meter, flugzeuggestützte SAR-Systeme noch deutlich darunter. Radarbilder besitzen dabei einen anders gearteten Informationsgehalt als Daten, die im optischen bzw. Infrarotbereich erzeugt wurden und bilden daher eine interessante komplementäre Datenbasis. In den letzten Jahren etablierten sich vor allem die SAR-Interferometrie (InSAR) als und die SAR Polarimetrie (PolSAR) als bedeutende Erweiterungen der konventionellen Radarabbildung. Mit interferometrischen Techniken ist es möglich, ähnlich wie mit photogrammetrischen Verfahren, präzise Höhenmodelle der Erdoberfläche zu erzeugen. Die Satellitenmissionen TanDEM-X ist beispielsweise dediziert für den Zweck der Erzeugung eines hochgenauen globalen Höhenmodells entworfen worden. Zusätzlich lassen sich mit InSAR Techniken auch langsame Bodendeformationen im Zentimeter- bis Millimeterbereich detektieren. Polarimetrisches SAR hingegen erlaubt eine verbesserte Charakterisierung des Rückstreuprozesses am Boden und ermöglicht damit u.a. die Schätzung verschiedener biophysikalischer Parameter (Bodenfeuchte, Waldhöhen).

Fernerkundung - Methodik - LiDAR
Leitung: Prof. Dr. Gottfried Mandlburger

Flugzeuglaserscanning hat sich mittlerweile als Methode zur Gewinnung dichter und genauer Höhendaten etabliert, die als Grundlage etwa zur Erzeugung von Geländemodellen in Wäldern und 3D-Stadtmodellen dienen. Auch hier ist ein bedeutender technischer Fortschritt zu beobachten: Beschränkten sich solche Daten früher auf den Ort des ersten, letzten oder beider Echos, so liefern neuere Sensoren weitere Information, zum Beispiel Maximalamplitude und Breite jedes Echos. Die modernsten Systeme digitalisieren den zeitlichen Verlauf des Sendepulses sowie der empfangenen Echos. Durch geeignete Verarbeitung der Signalform sind Rückschlüsse auf die Struktur der beleuchteten Objekte möglich, dies ist insbesondere zur Analyse von Vegetationsbereichen von Interesse.