Optische Instrumente
Je nach Anwendung – und technologischen Möglichkeiten – liegt die Gewichtung auf einer oder zwei der drei Eigenschaften. Passiv bedeutet hier im Unterschied zu den aktiven Lidarsystemen, dass die Instrumente für ihre Messungen eine externe Lichtquelle benötigen. Dies können etwa Sonne, Mond oder das Eigenleuchten der Erdatmosphäre im infraroten Spektralbereich sein.
Es gibt zwei wesentliche Kamera-Blickrichtungen, die unterschiedliche Messungen ermöglichen: Nadir und Limb. Bei Nadir ist die Blickrichtung der Kamera vertikal nach unten zur Erde gerichtet. Dies ermöglicht beispielsweise Abbildungen der Erdoberfläche (Kartierung) oder auch die Bestimmung der Gesamtmenge eines Spurengases der Erdatmosphäre in der Luftsäule zwischen Erdboden und Satellit. Bei Limb streift die Blickrichtung der Kamera entlang des Erdhorizontes. Durch Messungen in verschiedenen Höhen über dem Horizont lassen sich Höhenprofile wie etwa von Spurengasen in der Erdatmosphäre bestimmen.
Die räumliche Auflösung eines weltraumgestützten optischen Instrumentes reicht vom Sub-Meterbereich für Beobachtungen der Erdoberfläche bis zu mehreren hundert Metern oder Kilometern im meteorologischen Bereich. Die räumliche Szenengröße reicht von einigen zehn bis zu mehreren tausend Kilometern. Als Szene wird in der Fernerkundung die Breite des Ausschnittes bezeichnet, den die Kamera von der Erdoberfläche aufnimmt. Aus technologischen Gründen ist die räumliche Szenengröße mit der räumlichen Auflösung verknüpft. Je höher die räumliche Auflösung, desto kleiner ist in der Regel die räumliche Szenengröße.
Für die Bezeichnung der optischen Spektralbereiche gibt es keine allgemein gültige Definition. Häufig verwendet werden folgende Abkürzungen:
Bezeichnung | | Wellenlänge |
|---|
UV | Ultraviolettes Licht | bis 400 nm |
VIS | Sichtbares Licht | 400 – 700 nm |
NIR | Nahes Infrarot | 700 nm – 1,4 µm |
SWIR | Kurzwelliges Infrarot | 1,4 µm – 3 µm |
MWIR | Mittleres Infrarot | 3 µm – 8 µm |
TIR | Thermisches Infrarot | 8 µm – 15 µm |
Die spektrale Auflösung eines weltraumgestützten optischen Instrumentes richtet sich nach der jeweiligen Anwendung. Die Definition ist nicht einheitlich. Multispektralgeräte lösen 100 und mehr verschiedene breite Spektralfenster (Kanäle) auf. Diese Instrumente werden etwa für Messungen des Vegetationszustands und in der Meteorologie verwen det. Ein Beispiel ist das seit dem Jahr 2022 im Orbit befindliche METimage-Instrument (etwa 200 Kanäle von VIS bis SWIR, spektrale Auflösung 10 nm).
Häufig werden optische Instrumente mit einer spektralen Auflösung, die besser als ein Nanometer ist, als Spektrometer bezeichnet. Hier werden im Allgemeinen nicht die Anzahl der Spektralkanäle, sondern die Auflösung und der Spektralbereich zur Charakterisierung der Instrumente genannt. Spektrometer werden vor allem zur Spurengasmessung in der Erdatmosphäre verwendet. Beispiele sind die Instrumente MIPAS (MWIR-TIR, spektrale Auflösung 0,06-0,75 nm) und SCIAMACHY (UV-SWIR, spektrale Auflösung 0,24-1,48 nm) auf dem Satelliten ENVISAT.
