Fernerkundung: genutzt vom Bauern auf dem Acker, dem Geologen auf der Jagd nach Öl, dem Soldat im Feld und dem Wissenschaftler auf der Suche nach der Form der Erde. Sie alle greifen auf Daten zurück, die über uns fliegende Satelliten oder Flugzeuge messen. Je nach Art der Sensoren erfassen sie Strukturen von der Größe eines Briefkastens, oder riesige Ozeanströmungen. So unterschiedlich wie die Aufgaben der Späher aus dem All, so unterschiedlich sind technische Ausrüstung und Laufbahn der einzelnen Geräte.
Unser Bild der Erde
METEOSAT7 z.B., dem wir die allabendliche Wetterkarte verdanken, sammelt Daten in einer Höhe von 36.000 Kilometern. Seine Umlaufbahn ist geostationär, d.h. er hält seine Position über der Schnittstelle von Äquator und 0°, dem Greenwich-Längengrad konstant. Andere Satelliten umkreisen die Erde und können so nach und nach die ganze Erdoberfläche untersuchen. Sind tägliche Daten von der ganzen Erdoberfläche gewünscht, so wird der Satellit z.B. auf eine Bahn geschickt, die in weniger als 1.000 Kilometer Höhe die Erde von Pol zu Pol führt. Während die Erde sich weiterdreht, nimmt der Sensor auf dem Satelliten immer neue Streifen der Erdoberfläche auf. Etwa 700 Satelliten erledigen aus dem All heraus die verschiedensten Aufgaben: Forschung, Kommunikation, Navigation und manches andere ist heute ohne sie nicht mehr vorstellbar.
Die strahlende Erde
Die meisten in der Fernerkundung eingesetzten Sensoren messen natürliche elektromagnetische Strahlung. Dazu gehören u.a. Mikrowellen (wie Radar), Sonnenlicht und Wärmestrahlung. Sie unterscheiden sich durch ihre Wellenlänge und Frequenz und tragen dadurch verschiedene Informationen (siehe hier). Für manche Fragestellungen ist es besser, aktive Fernerkundung zu betreiben, d.h. selber Strahlen abzustrahlen und die Reflektion aufzufangen. So hat z.B. das Space Shuttle im Jahre 2000 die Erdoberfläche vermessen.
Was ist was?
Die Erdoberfläche und alle Gegenstände auf ihr nehmen elektromagnetische Strahlung auf und geben selber Strahlung ab. Ob und wie die Art der Strahlung dabei verändert wird, hängt stark von dem Material und der Oberflächenbeschaffenheit des strahlenden Körpers ab. Pflanzen nehmen – grob gesprochen – außer grün alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums auf, absorbieren sie. Daher erscheinen uns Pflanzen grün, weil das alles ist, was sie vom sichtbaren Licht übrig lassen. Jede Pflanze hat jedoch bestimmte Vorlieben welche anderen Wellenlängen sie absorbiert und reflektiert. So lässt sich eine Art Fingerabdruck des abgestrahlten Spektrums erstellen. Diesen können die Sensoren aus dem All lesen und so feststellen, welche Pflanzen wo wachsen und darüber hinaus wie reif sie sind und wie ihre Wasserversorgung ist. Wichtige Informationen z.B. für Landwirte und Klimaforscher.
Kooperation Mensch Maschine
Zunächst müssen die Forscher eine Art Legende erstellen, die ihnen sagt, wie z.B. erntereifer Mais durch das Auge eines Sensors aus dem All oder dem Flugzeug aussieht. Dazu vergleichen die Forscher Untersuchungen vor Ort mit den Satellitenaufnahmen. Haben sie genügend Vergleichsdaten, können sie ein Computerprogramm entwerfen, das die Daten interpretiert. Bei komplexen Aufgaben, wie z.B. dem Erkennen von Siedlungsstrukturen muss der Mensch dem Computer oft helfen die richtigen Entscheidungen zu treffen. Denn trotz allem ist das menschliche Gehirn dem Computer bei dieser Arbeit an Wissen überlegen.
(GeoUnion, 05.09.2003 – Kirsten Achenbach / DFG-Forschungszentrum Ozeanränder Bremen (RCOM))
