Welche Zusammenhänge bestehen zwischen Fernerkundung und Bildverarbeitung?
Die Verwendung von Fernerkundung und Bildverarbeitung ist ein Mittel, um Informationen über ein Objekt aus der Entfernung zu erhalten und daraus ein Bild zu machen. Luftbildsensoren und Kameras in Flugzeugen, Satelliten und Raumfahrzeugen erfassen Daten, indem sie messen, wie Lichtstrahlungssignale - als elektromagnetische Strahlung bezeichnet - mit der Erdoberfläche interagieren. Diese Daten werden von einem Bildverarbeiter verwendet, um wissenschaftliche Grafiken, geografische Karten und Luftbildaufnahmen zu erstellen.
Wenn elektromagnetische Strahlung oder Lichtstrahlung auf die Oberfläche eines Objekts trifft, kann es reflektiert oder absorbiert werden. Elektromagnetische Strahlung kann in einem Winkel in einer Spiegelreflexion reflektiert oder in einer diffusen Reflexion in viele Strahlen gestreut werden. Absorbierte elektromagnetische Strahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt, die die Oberflächentemperatur des Objekts erhöht. Fernerkundungsgeräte erkennen, wie die elektromagnetische Strahlung reflektiert oder absorbiert wird, und wandeln sie in Daten um, die ein Bildprozessor in ein digitales Bild umwandelt.
Elektromagnetische Strahlung kann durch einen lichtempfindlichen Film in einer Kamera oder durch elektronische Sensoren erfasst werden. Lichtempfindliche Filme werden mit einer photoreaktiven Lösung behandelt, die bei Lichteinfall chemisch reagiert und ein Bild erzeugt. Elektronische Sensoren erfassen elektromagnetische Strahlungspegel und übertragen diese als Daten. Die Daten werden in ein zweidimensionales, rechteckiges Zahlenraster eingefügt, das als Raster bezeichnet wird und aus quadratischen Einheiten besteht, die als Pixel oder Zellen bezeichnet werden. Jede Zahl in einem Pixel repräsentiert eine andere Helligkeitsstufe des Lichts.
Bildprozessoren verwenden diese als Rohdaten bezeichneten Daten, um etwaige Verzerrungen in einem Bild zu korrigieren. Eine Verzerrung kann durch das Bildverarbeitungsgerät oder durch ein Phänomen in der Umgebung verursacht werden. Die radiometrische Korrektur korrigiert eine ungleichmäßige Sensorreaktion in einem Bild. Die geometrische Korrektur verwendet Informationen, um die durch die Erdrotation verursachte Verzerrung in einem Bild zu korrigieren.
Nachdem der Bildverarbeitungsprozessor vorhandene Verzerrungen korrigiert hat, bestimmt er den Spektralcharakter des Signals. Sein spektraler Charakter umfasst sichtbares Licht, Infrarotlicht, thermisches Infrarot und Radar. Multispektrale Fernerkundung ist der Prozess der Erkennung von Strahlungssignalen, der Bestimmung des Spektralcharakters des Signals, der Filterung in verschiedene Lichtwellenlängen und der Erstellung eines Bildes zur Darstellung der Wellenlängen.
Objekte haben eindeutige spektrale Signaturen oder spektrale Reflexion. Spektralsignaturen werden von Wissenschaftlern verwendet, um trockenen Boden, Vegetation und Gewässer zu erkennen. Durch Fernerkundung und Bildverarbeitung erzeugte Bilder werden zur Vorhersage des Wetters und zur Erstellung von Topografiekarten verwendet. Die Bereiche Bergbau und Geologie verwenden die Fernerkundung und Bildverarbeitung, um nach Erzen und Öl zu suchen.