Manuelle Fernerkundung mit Luftbildern vonHamburg (1943)
Der BegriffFernerkundung bezeichnet die Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen über dieErdoberfläche oder andere nicht direkt zugängliche Objekte durchMessung undInterpretation der von ihnen ausgehenden oder reflektiertenelektromagnetischen oderSchallwellen.
Im Gegensatz zu anderen Erfassungsmethoden, welche einen direkten Zugang zum Untersuchungs- oder Beobachtungsobjekt erfordern, versteht man unter Fernerkundung die berührungsfreieErkundung der Erdoberfläche einschließlich derErdatmosphäre. Dies wird beispielsweise durchFlugzeug- oderSatelliten-getrageneSensoren ermöglicht (Fernerkundungssensoren wieKameras oderScanner). Vereinzelt kommen aber auchDrohnen oderBallons als Plattform zum Einsatz. Der Fernerkundung zugeordnet sindPhotogrammetrie undSatellitengeodäsie. Dagegen sindPlanetologie undAstronomie nicht der Fernerkundung zugeordnet, obwohl auch hier Fernerkundungssensoren zum Einsatz kommen.
Fernerkundungsdaten sind insbesondere in denGeowissenschaften,Geographie, denUmweltwissenschaften und derGeophysik von großer Bedeutung, da eine globale Beobachtung der Erdoberfläche und -atmosphäre in hoher räumlicher Auflösung nur mit Hilfe von Fernerkundungssensoren möglich ist. Neben demsynoptischen Überblick über große Räume ermöglichen satellitengestützte Fernerkundungssensoren zudem eine wiederholte (zum Teil tägliche) Abdeckung ein und desselben Gebiets. Zudem bieten Fernerkundungsdaten gegenüber Vor-Ort-Messungen insbesondere bei schwer zugänglichen Gebieten der Erdoberfläche Vorteile. Eine hohe Aktualität und Kontinuität der Messwerte kann erreicht werden.
Die Fernerkundung hat ihre Ursprünge in dermilitärischen Aufklärung. Von einem meist hochgelegenen Punkt (Berg) versuchte man die Bewegungen des Gegners zu beobachten. Mit Beginn derLuftfahrt änderte sich die Darstellung von der Perspektive in eine Draufsicht von oben. Anfangs dienten dazu nochFesselballone mit menschlichen Beobachtern und Zeichenblock, späterFlugzeuge mit Luftbildkameras. DieLuftbildfotografie konnte relativ früh ausgewertet werden, allerdings war das Ergebnis immer stark abhängig vom Auswerter. Die heute mitSatellitenplattformen und diversen Bildaufzeichnungsgeräten und Spektralabtastern gewonnenen Daten können mit Computersystemen be- und verarbeitet werden (digitale Bildverarbeitung). Diese automatisierte und systematische Auswertung wurde ab den 1990er Jahren verbessert. Trotzdem bleibt auch heute noch dievisuelle Bildinterpretation wichtig.
Während zunächst eine Status-quo-Erfassungen der Erdoberfläche (Kartierung) etabliert hatte, wird seit den 1990er Jahren zunehmend auch die Erfassung von Veränderungen (Monitoring) vorangetrieben.
Die Spannbreite für die Verwendung von Fernerkundungsdaten reicht von Ressourcenmanagement in Land- und Forstwirtschaft sowie Fischerei (z. B. Landnutzungsinventuren, Erntevorhersagen) über die Gewinnung von Umweltinformationen (z. B.Luft- und Gewässerverunreinigungen, Erosion,Desertifikation), Planung und Stadtentwicklung (Kartierung von Siedlungsgebieten etc.) und Katastrophenmanagement (Copernicus u. a.) bis zur Erkundung von Rohstoff- und Wasservorkommen.
In der Fernerkundung finden sowohl passive oder aktive Systeme Verwendung, wobei weite Bereiche des elektromagnetischen Spektrums ausgewertet werden können.
Es befinden sich eine Vielzahl vonSatelliten in derErdumlaufbahn. Je nach Aufgabengebiet werden diese auch inUmweltsatelliten undWettersatelliten unterteilt; die Übergänge zwischen beiden Kategorien sind jedoch fließend.
Die wichtigsten staatlichen und kommerziellenErdbeobachtungssatelliten bzw. Satellitenprogramme sind
DieListe von Erdbeobachtungssatelliten listet viele weitere Satelliten auf. Die aufgeführten Satelliten haben unterschiedlichste spektrale, räumliche, zeitliche, optische und radiometrischeAuflösungen.
Entsprechend der Vielfalt des Lebensraums Erde, ist auch das Einsatzgebiet der modernen Fernerkundung sehr weit gefächert. Durch die einzigartige Möglichkeit, auch große Gebiete in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu erfassen, wird die Fernerkundung in sehr vielen Disziplinen eingesetzt.
Fernerkundungsdaten werden in den verschiedensten Wellenlängenbereichen und mit unterschiedlichen Messmethoden erhoben. Entsprechend lässt sich die Fernerkundung weiter untergliedern.
Untergliederung der Fernerkundung nach Messverfahren
Photogrammetrie und Luftbildmessung
Spektrale Fernerkundung in optischen Wellenlängenbereichen (UV, VIS, IR). Bei der Fernerkundung von fein verästelten Wasserflächen wird ausgenutzt, dass diese sich in spiegelnder Reflexion stark von Landflächen abhebt, was die spektrale Auswertung selbst dann erlaubt, wenn die Bildauflösung nicht ausreicht, um den Uferverlauf aufzulösen.[5]
Zur Bereitstellung flächendifferenzierter Geodaten werden Fernerkundungsdaten mit unterschiedlichen Auswerteverfahren weiterverarbeitet. Je nach gewähltem Auswerteverfahren kann die Fernerkundung weiter untergliedert werden.
Untergliederung der Fernerkundung nach Auswerteverfahren
Fernerkundliche Klassifizierung und Segmentierung
Fernerkundliche Zeitreihenanalyse
Empirisch-statistische (chemometrische) Analyse von Fernerkundungsdaten
Fernerkundliche Strahlungstransfermodellierung
Fernerkundliche Modellinversion (Inversion von Strahlungstransfermodellen)
Assimilation von Fernerkundungsdaten in prozessorientierte (dynamische) Modelle
In der Analyse von analogen und digitalen Fernerkundungsdaten kommen eine Vielzahl von Methoden und Verfahren zur Anwendung, die nachfolgend stichwortartig aufgeführt sind. Hinzu kommengeowissenschaftliche Arbeitsschritte, die mit der Erfassung von Referenzmessungen im Gelände zusammenhängen (nicht aufgeführt). Aus der Aufzählung wird deutlich, in welch starkem Maße die Fernerkundung eine methodische Wissenschaft ist.
Es wird versucht, das ThemaFernerkundung in den Schulunterricht zu integrieren. Dabei kann es sich um die Einbindung von Fernerkundungsdaten, wie photographische, digitale oder mikrowellengestützte Luft- und Satellitenbilder, oder von Fernerkundungsmethoden, wie Resampling, Klassifikation von Landoberflächen und Zeitreihenanalysen, als didaktische Hilfsmittel handeln.[6]
Es gibt verschiedene Lernplattformen/Lernmodule (z. B. FIS,[7] geospektiv[8] oder YCHANGE[9]) für den Einsatz in Schulen. Eingesetzt werden neben anderer Software der virtuelle GlobusGoogle Earth oder dasGeoinformationssystemQGIS.
Jörg Albertz:Einführung in die Fernerkundung. Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbildern. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2001,ISBN 3-534-14624-7.
Jörg Bofinger:Flugzeug, Laser, Sonde, Spaten – Fernerkundung und archäologische Feldforschung am Beispiel der frühkeltischen Fürstensitze. =Aircraft, Laser, Sensor, Spade – Remote Sensing and Archaeological Fieldwork Using the Example of Early Celtic Princely Seats. Regierungspräsidium Stuttgart – Landesamt für Denkmalpflege, Esslingen am Neckar 2007, (Digitalisat (Memento vom 9. März 2012 imInternet Archive)).
Bruce A. Campbell:Radar remote sensing of planetary surfaces. Cambridge University Press, Cambridge u. a. 2002,ISBN 0-521-58308-X.
Chandra P. Giri:Remote Sensing of Land Use and Land Cover. Principles and Applications (=Remote Sensing Applications. 8). CRC Press, Boca Raton FL u. a. 2012,ISBN 978-1-4200-7074-3.
Alexander D. Kowal, Lew Dessinow:In den Weltraum zum Nutzen der Menschheit. 2. Auflage. Verlag Progress u. a., Moskau u. a. 1987,ISBN 3-329-00515-7.
Rosa Lasaponara, Nicola Masini (Hrsg.):Satellite Remote Sensing. A new tool for Archaeology (=Remote Sensing and Digital Image Processing. 16). Springer, Dordrecht u. a. 2012,ISBN 978-90-481-8801-7.
Ernst Löffler, Ulrich Honecker, Edith Stabel:Geographie und Fernerkundung. Eine Einführung in die geographische Interpretation von Luftbildern und modernen Fernerkundungsdaten.3., neubearbeitete und erweiterte Auflage. Borntraeger, Berlin 2005,ISBN 3-443-07140-6.
Floyd F. Sabins:Remote sensing. Principles and interpretation. 3rd edition, 3rd printing. Freeman, New York NY 2000,ISBN 0-7167-2442-1.
Hannes Taubenböck, Michael Wurm, Thomas Esch,Stefan Dech (Hrsg.):Globale Urbanisierung. Perspektive aus dem All. Springer-Spektrum, Berlin u. a. 2015,ISBN 978-3-662-44841-0.
David L. Verbyla:Satellite remote sensing of natural resources. Lewis Publishers, Boca Raton FL u. a. 1995,ISBN 1-56670-107-4.
