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Ernst Löffler:

Geographie und Fernerkundung

Eine Einführung in die geographische Interpretation von Luftbildern und modernen Fernerkundungsdaten

[Geography and remote sensing. An introduction to the geographical interpretation of aerial photographs and modern remote sensing data]

1994. 2. Auflage, 251 Seiten, 118 Abbildungen, 8 Tafeln, 14x21cm, 400 g
Language: Deutsch

(Studienbücher der Geographie)

ISBN 978-3-443-07114-1, brosch.

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Contents

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Geographie und Fernerkundung sind - wie siamesische Zwillinge - unzertrennlich und miteinander verbunden: Die Geographie bezieht wesentliche Informationen zur Gestalt der Erdoberfläche über die Medien der Fernerkundung; die Fernerkundungsinformationen erlangen ihren Mehrwert erst durch die Interpretation seitens der Geographie. Insofern stellt das nun schon in 3. Auflage erschienene Studienbuch die unerlässliche Basis für das wertschöpfende Miteinander von Geographie und Fernerkundung dar.

In der vorliegenden 3. Ausgabe ist vor dem Hintergrund des technologischen Fortschritts nicht nur eine Aktualisierung erfolgt; es ist vor allem eine neue Schwerpunktsetzung vorgenommen worden. So befasst sich der erste Teil des Buches in gelungener Ausgewogenheit mit den physikalischen Grundlagen der Fernerkundung, den Plattformen und Aufnahmesystemen für die Fernerkundung sowie der Analogen und Digitalen Bildaufnahme und Bildverarbeitung. Den Verfassern gelingt es, die komplexe und für den Studienanfänger unübersichtliche Materie systematisch zu strukturieren und in einer verständlichen Sprache darzustellen. Viele ergänzende praktische Hinweise stellen eine wichtige Hilfe dar, wenn es etwa um die Akquisition von Fernerkundungsdaten geht. Das gilt auch für das Kapitel "Geometrische Grundlagen des Luftbildes", welches dem Studierenden die grundlegenden Zusammenhänge im Umgang mit dem traditionellen Luftbild vermittelt; lediglich der Abschnitt Orthofotos ist - bei dem offensichtlichen Bemühen um knappe Darstellung - ein wenig holprig geraten.

Der zweite Teil des Buches befasst sich mit der Interpretation von Fernerkundungsdaten. Hier werden die visuelle Interpretation von analogen Bildern, die Interpretation von solaren und thermalen Infrarotaufnahmen sowie von Multispektralaufnahmen behandelt und mit eindrucksvollen und aussagekräftigen Bildbeispielen typischer Erscheinungsformen belegt. Positiv hervorzuheben ist ebenfalls die pointierte Behandlung der mathematischen und methodischen Grundlagen der Klassifikationsverfahren. Eine besondere Bedeutung kommt dem Abschnitt über die Radarerkundung und über die damit zusammenhängenden besonderen Interpretationsverfahren zu. Auch dieser Abschnitt ist in seiner Verständlichkeit und Kompaktheit als ausgesprochen gelungen anzusehen.

Ein umfassendes Literaturverzeichnis und ein Verzeichnis der für die Fernerkundung relevanten Periodika runden das Buch ab. Das Studienbuch wird dem selbstgesteckten Anspruch, nämlich die Grundlagen und Methoden der Fernerkundung in ihrer Anwendung in der Geographie zu diskutieren und ihre Aussagemöglichkeiten erläutern zu wollen, uneingeschränkt gerecht. Es dürfte für jeden Studierenden der Geowissenschaften eine wertvolle Anleitung und Hilfe sein.

Prof. Joachim Thomas, Münster

Zeitschrift für Vermessungswesen

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1 Einführung 11
1.1 Entwicklung der Fernerkundung vom Luftbild zu modernen,
elektronischen Fernerkundungssystemen 12
1.2 Anwendungs- und Aussagemöglichkeiten der Fernerkundung
in der Geographie 14
2 Technische Grundlagen der Fernerkundung 17
2.1 Physikalische Grundlagen 17
2.1.1 Die elektromagnetische Strahlung 17
2.1.2 Atmosphärische Beeinflussung der Strahlung 19
2.1.3 Reflexion und Streuung 20
2.1.4 SpektraleigenschaftendesLichts 20
2.1.5 Infrarotstrahlung 21
2.1.6 Mikrowellen 21
2.2 Fernerkundungsplattformen 22
2.2.1 Flugzeuge 22
2.2.2 Satelliten und Raumschiffe 23
2.2.2.1 Umlaufbahnen 23
2.2.2.2 Aufhau und Ausstattung der Erderkundungssatelliten 29
2.2.2.3 Das Worldwide Reference System (WRS) 31
2.3 Fernerkundungssysteme 33
2.3.1 Photokameras und Filme 33
2.3.1.1 Kameras 33
2.3.1.2 Metric Camera 34
2.3.1.3 KFA-, KWR- und KVR-1000 36
2.3.1.4 Schwarzweißfilme 37
2.3.1.5 Farbfilme 37
2.3.1.6 Infrarotfarbfilme 39
2.3.2 Fernsehkameras (Return Beam Vidicon, RBV) 42
2.3.3 Opro-mechanische Abtaster 43
2.3.3.1 Der Multispektralabtaster (MSS) 44
2.3.3.2 Der Thematic Mapper (TM) 45
2.3.4 Opto-elektronische Abraster 47
2.3.4.1 MOMS (Modular Optoelectronic Multispektral Scanner) 48
2.3.4.2 SPOT HRV 51
2.3.5 Charakter der Bildelemente und Auflösungsvermögen 55
2.3.6 Datenübertragung und-empfang 56
2.3.7 Digitale Bildverarbeitung 58
2.3.7.1 Geometrische Entzerrung 58
2.3.7.2 Radiometrische Korrekturen 61
2.3.7.3 Bildverbesserungen 66
2.3.7.4 Bild- und Datenüberlagerung 73
2.3.8 Thermale Infrarotabtaster und Radiometer 73
2.3.9 Radarsysteme (SLAR und SAR) 76
2.3.9.1 Arbeitsweise des SLAR (Reale Apertur) 76
2.3.9.2 Synthetische Apertursysteme 78
2.3.9.3 ERS-1 (European Remote Sensing Satellite) 79
2.3.10 Lidar (Laser Radar) 81
2.3.11 Passive Mikrowellensysteme 81
2.3.12 Fernerkundungssysteme in der Meteorologie 82
3 Das Luftbild: Geometrische Grundlagen und kartographische Anwendung 85
3.1 Geometrie des Luftbildes 88
3.1.1 Grundbegriffe 90
3.1.2 Maßstab 91
3.1.3 Der höhenbedingte Versatz von Bildpunkten 92
3.2 Stereoskopisches Betrachten 94
3.2.1 Linsenstereoskope 95
3.2.2 Spiegelstereoskope 96
3.2.3 Vertikale Überhöhung 97
3.3 Die Parallaxe und ihre photogrammetrische Anwendung 99
3.3.1 Messung der Parallaxe 100
3.3.2 Messungen von Höhenunterschieden mit Hilfe der Parallaxe 101
3.3.3 Ermittlung von Hangneigungen 103
3.4 Einfache Methoden der Entzerrung 105
3.5 Orthophotos 107
4 Visuelle Interpretation von Bildern 111
4.1 Allgemeine Richtlinien 112
4.2 Interpretationsschlüssel 117
4.3 Geomorphologische und geologische Bildauswertung 117

4.3.1 Das fluviatile Abtragungsrelief mit fehlender oder
geringer Anlehnung an die Struktur 118
4.3.2 Das fluviatile Abtragungsrelief mit deutlicher Anlehnung
an die Struktur 124
4.3.3 Das Karst-Relief 127
4.3.4 DasglazialeRelief 128
4.3.5 Akkumulationsformen 130
4.3.6 Vulkanische Oberflächenformen 135
4.3.7 Das Gewässernetz 138
4.4 Interpretation der Vegetation 140
4.5 Böden 142
4.6 Bodenzerstörung und Bodenverschlechterung 145
4.7 Naturräumliche Gliederung, Landklassifizierung und
Landressourcenkartierung 149
4.8 Siedlungshistorische und archäologische Luftbildauswertung 150
4.9 Landnutzung 152
4.10 Ländliche Siedlungen 156
4.11 Städte 157
4.12 Industrie 162
5 Interpretation von modernen Fernerkundungsdaten 165
5.1 Interpretation von Bildern aus dem reflektierten Infrarot 165
5.2 Interpretation von Aufnahmen aus dem thermalen Infrarot 169
5.3 Die Interpretation von Satellitenbildern 180
5.3.1 Die visuelle Interpretation 180
5.3.2 Beispiele der visuellen Interpretation 182
5.3.3 Automatische Klassifizierungen 187
5.3.3.1 Überwachte Klassifizierungen 189
5.3.3.2 Unüberwachte Klassifizierungen 193

5.3.4 Beispiele für automatische Klassifizierungen 194

5.4 Radaraufnahmen und ihre Interpretation 199
5.4.1 Faktoren, die das Radarecho beeinflussen 200
5.4.2 Interpretation von Beispielen 202
6 Weitere Bereiche der Anwendung von Fernerkundungsdaten 208
6.1 Hydrologische und Hydrogeologische Fragestellungen 208
6.1.1 Oberflächenwasser 208
6.1.2 Grundwasser 212
6.2 Fernerkundung und meereskundliche Fragestellungen 212
6.3 Naturgefahren 214
6.4 Wetter und Klima 217
6.5 Untersuchungen über Wildgestände und -habitate 218
7 Ausblick: Fernerkundung zwischen technischen
Möglichkeiten und natürlichen Grenzen 221
7.1 Das Problem der Datenschwemme 221
7.2 Kosten 223
7.3 Technische Perfektion versus natürliche Limitation 224
7.4 Zukunftsperspektiven 227
Verzeichnis der Abkürzungen 228
Literaturhinweise 229
Bildquellen 245
Sachregister 247