Atmosphärenkorrektur



Die Beobachtung der Erdoberfläche vom Satelliten aus wird durch die Atmosphäre erschwert. Absorptions- und Streuprozesse in der Atmosphäre beeinträchtigen den Transport der Solarstrahlung entlang ihres Weges von der Sonne zur Erdoberfläche und von der Erdoberfläche zum Sensor.
Um genaue Informationen über die Erdoberfläche zu erhalten und optische Fernerkundungsdaten überhaupt erst räumlich und zeitlich vergleichbar zu machen, muss der Einfluss der Atmosphäre korrigiert werden. Die Anwendung einer Atmosphärenkorrektur ist elementar, wenn bio- und geophysikalische Parameter wie Blattflächenindex, Anteil der photosynthetisch aktiven Strahlung, Landnutzung, Emissionsgrad oder Landoberflächentemperatur für die Modellierung und Analyse des Systems Geosphäre-Biosphäre-Atmosphäre, wie am DFD, operationell abgeleitet werden.
Das DFD bietet für eine Reihe satellitengestützter Instrumente eine hochpräzise Korrektur störender Einflüsse durch Wolken, Aerosole und Spurengase an. Es wurden zwei neue Verfahren entwickelt, die beide patentrechtlich geschützt sind.
ATCOR berechnet den Reflexionsgrad und gegebenfalls Emissionsgrad und Temperatur der Oberfläche, wobei Aerosolgehalt und Wasserdampfsäulengehalt aus der Szene abgeleitet werden, vorausgesetzt, die nötigen Spektralkanäle sind vorhanden. Topographische Effekte (Hangneigung und Orientierung) werden berücksichtigt, Dunstbereiche korrigiert, und der Effekt von dünnen / mitteldicken Cirrus-Wolken kann bei hyperspektralen Daten beseitigt werden. Weiterhin können Bereiche mit Wolkenschatten interaktiv korrigiert werden. Eine ausführliche Beschreibung ist im Internet verfügbar (siehe Link ATCOR ). Die Version für Satellitensensoren ist auf räumlich hochauflösende Instrumente beschränkt und vernachlässigt den Einfluß der Variation des Blickwinkels innerhalb einer Szene. Die Version für Flugzeugsensoren berücksichtigt den Einfluß des Blickwinkels. Für pushbroom Hyperspektralsensoren ändert sich die Zentrumswellenlänge eines Kanals über eine Detektorzeile (sog. „smile“ Effekt), dieser instrumenten-spezifische Effekt muß bei der Atmosphärenkorrektur berücksichtigt werden.
DurchBlick wurde entwickelt, um eine möglichst aktuelle und genaue Beschreibung des Atmosphärenzustandes über eine zu korrigierenden Satellitenszene bei der Korrektur zu nutzen. Dazu werden automatisch die räumlich und zeitliche passenden Fernerkundungsprodukte zur Atmosphäre (Ozon, Wasserdampf, Wolken, Aerosole) erhoben und bei der Korrekturrechnung berücksichtigt.

 DurchBlick: Unkorrigiertes Mosaik
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 DurchBlick: Nach Anwendung der Atmosphärenkorrektur
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Die Abbildung zeigt ein Landsat-TM Mosaik zusammengesetzt aus Aufnahmen unterschiedlichen Überflugdatums. Das Bild links ist unkorrigiert. Auffällig ist eine Kante, welche die Szenengrenzen wiedergibt. Die Reflexionsgrade beider Bildteile vergleichen um z.B. die Landnutzung zu untersuchen wird zu Fehlinterpretationen führen. Nach Anwendung der Atmosphärenkorrektur (Bild rechts) ist das Bild homogener, die Bodenreflexionsgrade rekonstruiert und genaue quantitative Analysen des Gesamtgebietes erst möglich.

 


Kontakt
Dr.rer.nat. Thomas Holzer-Popp
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
, Atmosphäre
Tel: +49 8153 28-1382

Fax: +49 8153 28-1363

E-Mail: Thomas.Holzer-Popp@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/eoc/desktopdefault.aspx/tabid-5450/10028_read-20715/
Downloads zu diesem Artikel
Modell ATCOR (http://www.dlr.de/eoc/Portaldata/60/Resources/dokumente/5_tech_mod/atcor_dlr_web.pdf)
Handout DurchBlick (http://www.dlr.de/eoc/Portaldata/60/Resources/dokumente/5_tech_mod/Handout_DurchBlick.pdf)
ClearView Information Package (http://www.dlr.de/eoc/Portaldata/60/Resources/dokumente/5_tech_mod/clearview_information_package-2005.pdf)