Bachelor

Fakultät 08
Phänometrische Erfassung der Reflexionseigenschaft von Bäumen in Oberbayern zur Simulation von Setinel-2 Signaturen
Kategorie:
Abschlussarbeit
Status:
abgeschlossen
BetreuerIn:
Extern/e AutorIn:

Tamara Klein


Jahr:
2019


Die visuelle Interpretation von Satellitenbildern gestaltet sich oftmals, durch die teilweise geringe Bodenpixelgröße, sehr schwierig. Gerade in den bewaldeten Bereichen sind die verschiedenen Baumarten kaum voneinander zu unterscheiden. Um gerade die Schwierigkeiten in der Interpretation der Vegetationen zu erleichtern, ist die Idee nach der exakten Signatur im Satellitenbild zu suchen. Hierfür kann eine spektrale Datenbank aufgebaut werden, aus der man die benötigte Signatur von z. B. einer Rotbuche in einem bestimmten Reifestadium erhält. Aus dieser Datenbank kann man die Signatur entnehmen, um sie auf die Empfindlichkeit des Satellitensensors zu anzupassen Diese Studie prüft, ob dieses Vorgehen generell möglich ist, und sich die verschiedenen Baumarten auf der spektralen Ebene überhaupt unterscheiden.


Mit Hilfe vom QWave-Spektrometer von der Firma RGB Photonics wurden die je vier häufigsten Laub- und Nadelbäume in Bayern untersucht. Im Zeitraum von Anfang Mai bis Ende Juli wurden acht Messungen getätigt. Hier zeigt sich, dass sich die verschiedenen Spektren in den unterschiedlichen phänologischen Zuständen stets Unterscheiden.


Abbildung 1 zeigt einen spektralen Vergleich der verschiedenen gemessenen Bäume.
Abbildung 1 zeigt einen spektralen Vergleich der verschiedenen gemessenen Bäume.

Nachdem die Unterscheidbarkeit gegeben ist, können die Spektren auf die Empfindlichkeit vom Sentinel-2 Sensor simuliert werden. Hier wird die Spectral Response Function von Sentinel-2 benötigt. Um die Spektren simulieren zu können, müssen die Daten aus den Messungen in die Wellenlängenbereiche von den Kanälen von Sentinel-2 aufgeteilt werden, da sich hier einige Kanäle überschneiden.


Abbildung 2 zeigt die simulierte Signatur einer Eiche, aufgeteilt in die Kanäle von Sentinel 2. Die Kanäle 8 und 8a können nicht ganz abgebildet werden, da hier der Spektrometer nicht weiter messen konnte.
Abbildung 2 zeigt die simulierte Signatur einer Eiche, aufgeteilt in die Kanäle von Sentinel 2. Die Kanäle 8 und 8a können nicht ganz abgebildet werden, da hier der Spektrometer nicht weiter messen konnte.


Bei der exakten Suche nach der Signatur im Satellitenbild wurden vier Ähnlichkeitsanalysen verwendet: Minimum Distance Level 1 Norm, Minimum Distance Level 2 Norm, Spectral Angle Mapper und Similarity. Hier stellt sich heraus, dass Minimum Distance Level 2 Norm sowie Spectral Angle Mapper ungeeignet sind. Letztendlich konnte die Similarity Methode die besten Ergebnisse erzielen.


Abbildung 3 zeigt das Ergebnis der Similarity Methode, in der die simulierte Signatur einer Rotbuche gesucht wurde. Grundlage bietet hier eine Sentinel-2 L2A Szene vom 26.06.2019 mit den Bändern 1 bis 7.
Abbildung 3 zeigt das Ergebnis der Similarity Methode, in der die simulierte Signatur einer Rotbuche gesucht wurde. Grundlage bietet hier eine Sentinel-2 L2A Szene vom 26.06.2019 mit den Bändern 1 bis 7.

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