Fernerkundungsdefinition
Fernerkundung ist die Wissenschaft, Informationen über ein Objekt oder Phänomen durch Messung der emittierten und reflektierten Strahlung zu erfassen. Es gibt zwei Haupttypen von Fernerkundungsinstrumenten – aktive und passive.
FAQs
Was ist Fernerkundung?
Fernerkundung ist eine Art Geodaten-Technologie, mit der emittierte und reflektierte elektromagnetische Strahlung (EM) aus den terrestrischen, atmosphärischen und aquatischen Ökosystemen der Erde abgetastet wird, um die physikalischen Eigenschaften eines Gebiets ohne physischen Kontakt zu erfassen und zu überwachen. Diese Methode der Datenerfassung umfasst typischerweise flugzeugbasierte und satellitengestützte Sensortechnologien, die entweder als passive Sensoren oder als aktive Sensoren klassifiziert werden.
Passive Sensoren reagieren auf externe Reize und sammeln Strahlung, die von reflektiert oder emittiert wird ein Objekt oder der umgebende Raum. Die häufigste durch passive Fernerkundung gemessene Strahlungsquelle ist reflektiertes Sonnenlicht. Beliebte Beispiele für passive Fernsensoren sind ladungsgekoppelte Geräte, Filmfotografie, Radiometer und Infrarot.
Aktive Sensoren verwenden interne Stimuli, um Daten zu sammeln und Energie zu emittieren, um Objekte und Bereiche zu scannen, auf denen ein Sensor die Messwerte misst Energie, die vom Ziel reflektiert wird. RADAR und LiDAR sind typische aktive Fernerkundungswerkzeuge, die die Zeitverzögerung zwischen Emission und Rückgabe messen, um den Ort, die Richtung und die Geschwindigkeit eines Objekts zu bestimmen. Die gesammelten Fernerkundungsdaten werden dann mit Fernerkundungshardware und Computersoftware verarbeitet und analysiert, die in einer Vielzahl von proprietären und Open Source-Anwendungen verfügbar sind.
Was ist Fernerkundung verwendet für?
Die Fernerkundungstechnologie wird in einer Vielzahl von Disziplinen in Tausenden verschiedener Anwendungsfälle eingesetzt, einschließlich der meisten Geowissenschaften wie Meteorologie, Geologie, Hydrologie, Ökologie, Ozeanographie, Glaziologie und Geographie und in der Landvermessung sowie in Anwendungen in den Bereichen Militär, Geheimdienst, Handel, Wirtschaft, Planung und humanitäre Hilfe. Einige typische Beispiele für Fernerkundung sind:
- GIS-Fernerkundung: Das Geografische Informationssystem (GIS) ist ein System zum Erfassen, Speichern, Verwalten, Analysieren, Bearbeiten und Präsentieren von geografischen oder räumlichen Daten. Satellitenfernerkundung bietet eine wichtige Quelle für räumliche Daten. Fernerkundung und GIS arbeiten zusammen, um Daten von praktisch jeder geografischen Position auf der Erde zu sammeln, zu speichern, zu analysieren und zu visualisieren.
- Bewässerung und Überwachung und Verwaltung der Bodenfeuchtigkeit sind Hauptkomponenten der Fernerkundung in der Landwirtschaft.
- Doppler-Radar misst meteorologische Ereignisse wie Windgeschwindigkeit und -richtung innerhalb von Wettersystemen sowie Niederschlagsintensität und -ort. Eine weitere Anwendung ist die Flugsicherung.
- AVHRR- und MODIS-Satelliten verwenden die thermische Erfassung und die Erfassung im mittleren Infrarot, um aktive Vulkane zu überwachen.
- INSAR (interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur) verwendet die Interferometrie-Fernerkundungstechnik, um potenzielle Erdrutsche vorherzusagen und frühzeitig zu warnen.
- Eine Hauptanwendung der Lichterkennung und -entfernung (LiDAR) ist die Vegetationsüberwachung Es wird jedoch auch bei Waffenentfernung und laserbeleuchtetem Homing von Projektilen angewendet. LiDAR kann auch verwendet werden, um die Konzentration verschiedener Chemikalien in der Atmosphäre zu erfassen und zu messen.
- Stereografische Paare von Luftbildern werden verwendet, um terrestrische Lebensraummerkmale zu modellieren und topografische Karten von Bild- und Geländeanalysten in Verkehrs- und Autobahnabteilungen für potenzielle Routen zu erstellen.
- Spektropolarimetrische Bildgebung wird von Forschern verwendet im US Army Research Laboratory zur Zielverfolgung, indem künstliche Gegenstände anhand ihrer polarimetrischen Signaturen identifiziert werden, die in natürlichen Objekten nicht gefunden werden.
- Fernerkundungssatelliten liefern Bilder vor und nach der Fernerkundung, um Schäden nach dem Erdbeben zu quantifizieren, die wichtige Daten für Rettungskräfte liefern.
- Daten von Laser- und Radarhöhenmessern Satelliten-, Sonar- und Ultraschallmessungen können zur Kartierung der Küste und zur Verhinderung von Erosion verwendet werden, um besser zu verstehen, wie die Meeresressourcen verwaltet werden, um die Auswirkungen einer Naturkatastrophe zu bewerten und um Katastrophenreaktionsstrategien zu entwickeln, die vor und nach einem gefährlichen Ereignis angewendet werden können Minimierung der Schäden, die das städtische Wachstum für die Umwelt hat, und Unterstützung bei der Entscheidung, wie die natürlichen Ressourcen am besten geschützt werden können.
- Die Fernerkundung von Öl und Gas ist ein integrales Instrument für vor- und nachgelagerte Gas- und Ölvorgänge durch Bewertung der Infrastruktur für eine gute Standortplanung. Die Spektralanalyse ist für die Bewertung von Oberflächenaufschlüssen und das Versickern von Oberflächenkohlenwasserstoffen von entscheidender Bedeutung.
Bedeutung der Fernerkundung
Die Fernerkundung ermöglicht die Erfassung von Daten aus gefährlichen oder unzugänglichen Bereichen mit wachsender Relevanz in der modernen Gesellschaft . Es ersetzt die langsamere und kostspieligere Datenerfassung vor Ort und bietet eine schnelle und sich wiederholende Abdeckung extrem großer Gebiete für alltägliche Anwendungen, von Wettervorhersagen bis hin zu Berichten über Naturkatastrophen oder den Klimawandel.
Fernerkundung ist auch eine ungehinderte Methode, mit der Benutzer Daten sammeln und Datenverarbeitung und GIS-Analyse außerhalb des Standorts durchführen können, ohne den Zielbereich oder das Zielobjekt zu stören. Die Überwachung von Überschwemmungen und Waldbränden, Entwaldung, Eisbären, chemischen Konzentrationen und Erdbeben sind nur einige Fälle, in denen die räumliche Fernerkundung eine globale Perspektive und umsetzbare Erkenntnisse bietet, die sonst nicht erreichbar wären.
Vorteile der Mikrowellenfernerkundung
Die Mikrowellenfernerkundung umfasst sowohl die passive als auch die aktive Fernerkundung und deckt Wellenlängen von einem Zentimeter bis zu einem Meter ab. Die längere Wellenlänge der Mikrowelle ist ein wichtiges Merkmal der Fernerkundung Es kann Dunst, Regen, Staub und Wolkendecke effektiver durchdringen als sichtbar und infrarot.
Die Fernerkundung der Umgebung mithilfe der Mikrowellenfernerkundung wird daher nicht beeinflusst, da die längeren Wellenlängen nicht für atmosphärische Streuung anfällig sind. Mikrowellenenergie kann erfasst und Daten können unter den meisten Umgebungsbedingungen gesammelt werden. Zu den Anwendungen gehören die Überwachung des Meereises und die globale Kartierung der Bodenfeuchtigkeit.
Anwendung der Fernerkundung auf den Klimawandel
Anwendung der Fernerkundung in Studien zum Klimawandel hat große Fortschritte beim Verständnis des Klimasystems und seiner Veränderungen erzielt, indem räumlich-zeitliche Zustände und Prozesse der Atmosphäre, der Ozeane und des Landes quantifiziert wurden. Satellitensensoren haben bei der Erfassung und Messung der Kühleffekte erhöhter stratosphärischer Aerosole und des räumlichen Musters des Anstiegs des Meeresspiegels geholfen, die ansonsten von Beobachtungen herkömmlicher Klimamodelle nicht beobachtet wurden.
Die globale Klimawandelforschung verwendet Big Data von Erdbeobachtungsplattformen, in denen Remote-Datenmethoden für Multisatelliten, Multisensoren und Langzeitzeitreihen implementiert sind. Dies hat die Erkennung von Klimasensitivitätsfaktoren erleichtert, die Untersuchung der räumlichen Variabilität terrestrischer Ökosysteme vorangetrieben und die Entwicklung globaler Strategien zur Reaktion auf den Klimawandel unterstützt.
Einschränkungen von Fernerkundungsdaten
Die Fernerkundung wird letztendlich von menschlichen Bedienern verwaltet, die entscheidende Entscheidungen darüber treffen, welche Sensoren wann zur Datenerfassung verwendet werden sollen, Auflösungsspezifikationen für die erfassten Daten und die Sensorkalibrierung sowie die Auswahl der Plattform das wird den Sensor tragen, die alle diese Methode einem gewissen Grad menschlichen Fehlers aussetzen.
Ungenauigkeiten können auch durch die Strahlung des elektromagnetischen Spektrums verursacht werden, die von leistungsstarken aktiven Fernerkundungssystemen ausgestrahlt wird, die aufdringlich sein und das untersuchte Zielphänomen beeinflussen können. Fernerkundungsinstrumente können ungenaue, nicht kalibrierte Daten liefern, wenn das Hardwaresystem nicht mehr kalibriert wird. Es kann auch kostenbezogene Einschränkungen geben. Es ist eine teure Methode, die umfangreiche, spezielle Schulungen für die Bildanalyse erfordert.
Geschichte der Fernerkundung
Die frühesten Praktiken der modernen Fernerkundung bestanden aus primitiven Methoden Fotografien der Erdoberfläche aus angebundenen Ballons zum Zwecke der topografischen Kartierung in den 1840er Jahren. Die systematische Luftaufnahme mit modifizierten Flugzeugen wurde während des ersten Weltkrieges und während des Kalten Krieges für militärische Überwachungs- und Aufklärungszwecke entwickelt.
Mit dem Aufkommen des Weltraumprogramms in den 1960er Jahren lieferten Instrumente auf Erdbeobachtungs- und Wettersatelliten wie Nimbus und Landsat globale Messungen verschiedener Daten für militärische, zivile und Forschungszwecke. IKONOS, der erste kommerzielle Satellit, der für die Erfassung von Bildern mit sehr hoher Auflösung gebaut wurde, wurde von Lockheed Martin in Auftrag gegeben, 1999 gestartet und 2015 außer Betrieb genommen.
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Fernerkundungsdaten sind eine wichtige Quelle für Geodaten, die in geografischen Informationssystemen (GIS) verwendet werden. Geospatial-spezifische Prozesse in GIS-Tools werden für die enormen Datenmengen moderner Fernerkundungstechnologien zu langsam.
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