Wolken als Störfaktor
Robert Eckardt, Student der Universität Jena, hat einen Weg aufgezeigt, Satellitenbilder von störenden Wolken zu befreien.
Wolken stellen ein Hindernis in der Fernerkundung dar, wo Satelliten die Erdoberfläche beobachten und die anfallenden Daten auswerten. „Wir alle kennen Aufnahmen von Satellitenbildern, zum Beispiel aus Google Earth“, sagt Robert Eckardt. „Häufig liegen Wolken über Gebieten, so dass nicht erkennbar ist, was sich unter dieser Wolkenschicht befindet.“ In seiner Abschlussarbeit „Cloud removal from multispectral satellite imagery using multifrequency SAR data“ konnte der Student der Universität Jena diese fehlenden Informationen rekonstruieren.
Abb.: Simulierte Wolkenbedeckung 20 Prozent (links); Original Landsat-TM 5-Aufnahme (Mitte); mithilfe von Sar-Daten (X- und L-Band) rekonstruiertes Bild (rechts; Bild: R. Eckhardt)
Für sein Projekt suchte sich Eckardt die Goldene Aue bei Nordhausen aus, welche von einem Waldgebiet und landwirtschaftlicher Nutzung geprägt ist. „Die Gegend besitzt den Vorteil, dass mit homogenen Waldarealen, urbanen Gebieten und heterogenen Ackerflächen zahlreiche verschiedene Landbedeckungstypen vorhanden sind, und das Gebiet somit gut zu einer experimentellen Bildrekonstruktion genutzt werden kann“, sagt Eckardt.
Radarsatelliten senden ein aktives Signal aus und sammeln so Informationen im Mikrowellenbereich des elektromagentischen Spektrums. Dank ihrer recht großen Wellenlänge können sie durch die einzelnen Wasserpartikel der Wolken dringen. „Eine Kombination von verschiedenen Wellenlängen ermöglichte es, bei relativ homogenen Flächen wie Feldern und Wäldern, wie sie in der Goldenen Aue zum Großteil vorkommen, die fehlenden Informationen zu rekonstruieren“, erklärt Eckardt.
Um seine These zu testen, verwendete er Daten aus dem lehrstuhlinternen Archiv. Ein Satellitenbild des betreffenden Gebietes diente als Ausgangspunkt. Basierend darauf simulierte Eckhardt ein Wolkenbild mit beliebig vielen Wolken. Mithilfe eines speziellen Füllalgorithmus und den Radardaten erstellte er ein wolkenfreies Bild. „Der statistische Vergleich des wolkenfreien Bildes mit dem Ausgangssatellitenbild zeigt, dass die Methode funktioniert hat.“, so der Geoinformatiker. Ihm wird für seine Masterarbeit im März 2012 der zweite Platz beim Karl Kraus-Nachwuchsförderpreis der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) zuerkannt.
Die mit 1500 Euro dotierte Auszeichnung dient der Förderung des wissenschaftlich-technischen Nachwuchses auf den Gebieten der Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformatik und wird gemeinsam von den deutschen, schweizerischen und österreichischen Fachgesellschaften (DGPF, SGPBF und OVG) ausgeschrieben.
U. Jena / PH
