IKONOS und SRTMIKONOS und SRTMNeue hochauflösende SatellitenbilderNeue hochauflösende Satellitenbilder

Seminar Geoinformation (WS 00/01)

Thema: FernerkundungThema: Fernerkundung

Ein Vortrag von Andreas Wizesarsky

im Rahmen des Seminars „Geoinformation“

des Instituts für Kartographie und Geoinformation

der Universität Bonn am 23.10.2000

IKONOSIKONOSSatellitensystem zur Aufnahme hochauflösender Bilder

SRTMSRTM„Shuttle Radar Topography Mission“

Neue hochauflösende SatellitenbilderNeue hochauflösende Satellitenbilder

IKONOS und SRTMIKONOS und SRTM

Echte Alternativen zur

klassischen Photogrammetrie?

IKONOSIKONOSSatellitensystem zur Aufnahme hochauflösender Bilder

IKONOSIKONOSAllgemeine InformationenAllgemeine Informationen

Betreiber: Firmenkonsortium unter der Leitung vonSpace Imaging (Denver, USA)

Kontrukteure: Lockheed Martin Corp. (Satellit, Trägerrakete)

Eastman Kodak Company (Aufnahmetechnik)Raytheon Company (Kommunikation)

IKONOSIKONOSAllgemeine InformationenAllgemeine Informationen

- der Name: „IKONOS“ leitet sich vom griechischen „EIKONA“ (Bild) ab

- ursprüngliche Konstellation: 2 Satelliten zur Erdbeobachtung

- IKONOS-1 stürzte beim Start am 27. April 1999 in den Pazifik

- IKONOS-2 startet am 24. September 1999 ohne Probleme

IKONOSIKONOSDaten: SatellitDaten: Satellit

- Höhe der Umlaufbahn:681 km

- Inklination: 98,1°

- Geschwindigkeit: ca. 7 km/s

- Umlaufzeit: 98 Minuten

- nahezu polare, kreisförmige und sonnen-synchonen Umlaufbahn

- Überfluge einer bestimmten Region: 2x pro Tag

- Steuerung: längs und quer zur Flugbahn

- voraussichtliche Lebensdauer: 5 – 7 Jahre

IKONOSIKONOSDaten: digitales KamerasystemDaten: digitales Kamerasystem

- 4 Hauptkomponenten:

1. Optisches Teleskop (für Bildgröße 11km x 11km)

3. Bildverarbeitungseinheit (Bildkompression)

4. Stromversorgung (Verbrauch = 350 W vgl. PC)

2. „Focal Plane Unit“ (Aufnahme-Arrays)

- Entwicklung durch Eastman Kodak Company

- Entwicklungsdauer: 3 Jahre

IKONOSIKONOSDaten: Optisches TeleskopDaten: Optisches Teleskop

- Länge: ca. 2 m

IKONOSIKONOS

- davon 1 Hauptspiegel

- Durchmesser: 0,7 m

- Brennweite: ca. 10 m

- Durchlassöffnung in der Mitte von 152 mm

- nicht-axiales asphärisches Paraboloid

- Aufbau aus 5 Spiegeln

- Strahlengang (s. Animation)

- Strahl endet in „Focal Plane Unit“

IKONOSIKONOSFotos: Teleskop & HauptspiegelFotos: Teleskop & Hauptspiegel

IKONOSIKONOSDaten: „Focal Plane Unit“Daten: „Focal Plane Unit“

- Inhalt: CCD-Arrays für die Bildaufnahme

- „1-Meter-Sensor“ für panchromatische Bilder (CCD-Zeile mit 13.200 Pixel, je 12 µm groß)

- Bilder besitzen eine Farbtiefe von 11 Bit pro Pixel; durch verlustfreie Komprimierung auf 2,6 Bit pro Pixel

- Verarbeitungsgeschwindigkeit beträgt 115 Mio. Pixel pro Sekunde; entspricht einer Datenmenge von einer CD alle 17 Sekunden

- „4-Meter-Sensor“ für multispektrale Bilder (CCD-Zeile mit 3.375 Pixel, je 48 µm groß)

- Montageplattform für Bildsensoren und Verarbeitungselektronik

- Größe: 25 cm x 23 cm x 23 cm

IKONOSIKONOSFoto: „Focal Plane Unit“Foto: „Focal Plane Unit“

IKONOSIKONOSDaten: BilderDaten: Bilder

Streifen(-bild) , bis 11 km x 1000 km

Flächen(-bild; Mosaik), 12.000 km²

1 Überflug ohne Passpunkte:10,0 m (horizontal)12,0 m (vertikal)

3 Überflüge mit Passpunkte: 1,5 m

- Genauigkeit der Bilder:

- Produktpalette:

Einzelbild (Szene), 11 km x 11 km

6 Überflüge mit Passpunkte: 1,0 m

IKONOSIKONOSDaten: BilderDaten: Bilder

Aufnahme mit Paßpunkten, Auflösung von ca. 4 mProdukt „CANTERRA PRECISION“ 99 $ / km²

Aufnahme mit Paßpunkten, Auflösung von 1 mProdukt „CANTERRA 1m-MSI“ 99 $ - 150 $ / km²

- Auslieferungsdauer: ca. 10 Wochen

- Bezug der Bilder über autorisierte Büros auf der gesamten Welt

- Preis pro Bild

einfache Aufnahme, geringe AuflösungProdukt „CANTERRA GEO“ 18 $ / km²

IKONOSIKONOS

Beispiel: Beispiel: San DiegoSan Diego

IKONOSIKONOSSatellitensystem zur Aufnahme hochauflösender Bilder

SRTMSRTM„Shuttle Radar Topography Mission“

SRTMSRTMAllgemeine InformationenAllgemeine Informationen

Gemeinschaftsprojekt:

- NASA (National Aeronautics and Space Administration)

- DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)

- NIMA (National Imagery and Mapping Agency)

- ASI (Agenzia Spaziale Italiana)

- Shuttle Radar Topography Mission

- Dauer: 11 Tage (vom 11. 02. bis 22. 02. 2000)

- Höhe der Umlaufbahn: 233 km

- Inklination: 57°

- 16 Erdumrundungen pro Tag

- Geschwindigkeit: 7,5 km/s

SRTMSRTMDaten: Space Shuttle MissionDaten: Space Shuttle Mission

- Shuttle Radar Topography Mission

- Fläche zwischen 60° nördl. bis 58° südl. Breite- 80% der Landfläche 90% der bevölkerten Fläche

SRTMSRTMDaten: Space Shuttle MissionDaten: Space Shuttle Mission

- Shuttle Radar Topography Mission

SRTMSRTMDaten: AufnahmetechnikDaten: Aufnahmetechnik

- Aufnahme per Radarsystem: Synthetic Aperture Radar (SAR)

- Komponenten:Inboard-Antenne (Hauptradar im Laderaum)Outboard-Antenne (am Mast außerhalb des Shuttles)

- Shuttle Radar Topography Mission

- 2 Radarsysteme:

- Vergleich: X-SAR / C-SARX-SAR: höhere AuflösungC-SAR: breiteren Scannbereich

C-Band-Radar (C-SAR; entwickelt durch die NASA)- Breite der gescannten Oberfläche: 225 km- Wellenlänge: 6 cm - Frequenz: 5,3 GHz

X-Band-Radar (X-SAR; entwickelt durch DLR & ASI)- Breite der gescannten Oberfläche: 50 km- Wellenlänge: 3,1 cm - Frequenz: 9,6 GHz

SRTMSRTMDaten: AufnahmetechnikDaten: Aufnahmetechnik

- Shuttle Radar Topography Mission

Hauptantenne im Laderaum

Empfänger-antenne am Mast Seiten-

Detailansicht

C-Band-Antenne(Sender & Empfänger)

C-Band-Antenne(Empfänger)

X-Band-Antenne(Sender & Empfänger)

X-Band-Antenne(Empfänger)

SRTMSRTMDaten: AufnahmetechnikDaten: Aufnahmetechnik

- Shuttle Radar Topography Mission

Empfänger (Outboard-Antenne)

Sender und Empfänger (Inboard-Antenne)

Filmeinblendung

SRTMSRTMDaten: Auswertung / VerarbeitungDaten: Auswertung / Verarbeitung

- aufgenommene Datenmenge pro Sekunde: 270 MB

- 3 (Haupt-) Auswerteschritte:Kalibrierung und Korrektur der DatenSignalverarbeitunggeometrische Verarbeitung

- insgesamt aufgenommene Datenmenge: ca. 3 TB = 3·106 MB

- Shuttle Radar Topography Mission

- voraussichtliche Dauer der Auswertung: 2 Jahre

- Auflösung der bearbeiteten Bildern:horizontal: 30 mvertikal: 6 m

Korrektur von Abweichungenz.B. Temperatur und MastbewegungenRegistrierung, Filterung

Überlagerung von Signalen=>Interferogramm (Bild)Einrechnung von Referenzpunkten

Bildung von Mosaiken

SRTMSRTMBeispielbilderBeispielbilder (White Sands / USA) (White Sands / USA)

- Shuttle Radar Topography Mission

Interferogramm (Rohdaten) Zwischenprodukt (Graubild)

SRTMSRTMBeispielbilderBeispielbilder (Vulkan Teide auf Teneriffa) (Vulkan Teide auf Teneriffa)

- Shuttle Radar Topography Mission

Interferogramm (Rohdaten) Endprodukt (DGM)

SRTMSRTMBeispielbilderBeispielbilder (Neuseeland – Vergleich alt - neu) (Neuseeland – Vergleich alt - neu)

- Shuttle Radar Topography Mission

SRTMSRTMBeispielbilderBeispielbilder (Bonn und Umgebung) (Bonn und Umgebung)

- Shuttle Radar Topography Mission

IKONOS und SRTMIKONOS und SRTMNeue hochauflösende SatellitenbilderNeue hochauflösende Satellitenbilder

Seminar Geoinformation (WS 00/01)

Thema: FernerkundungThema: Fernerkundung

Ein Vortrag von Andreas Wizesarsky

im Rahmen des Seminars „Geoinformation“

des Instituts für Kartographie und Geoinformation

der Universität Bonn am 23.10.2000