Entwicklung und Anwendung einer robusten Atmosphärenkorrektur auf der Basis des Angstroemschätzers (MOS) für räumlich höherauflösende Fernerkundungssensoren, sowie Anwendung auf Binnengewässer zur Abschätzung der Gewässergüte

Abstract

Einer der wesentlichen Vorteile der Fernerkundung, im Vergleich zu Messungen vor Ort, ist die sehr hohe räumliche Abdeckung, welche Beobachtungen und Analysen bis zum globalen Maßstab und auch in schwer zugänglichen Gebieten wie großen Gewässerflächen oder Urwäldern ermöglicht. Außerdem bietet die hohe zeitliche Auflösung, je nach Sensor, Beobachtungen in Zeitabständen von wenigen Tagen, wodurch umfangreiche Datenreihen entstehen. Mithilfe dieser Datenreihen sind rückgreifende Auswertungen durchführbar und somit Veränderungen in den jeweiligen Ökosystemen nachvollziehbar (RIHA 2013). Der Atmosphäre kommt in Bezug auf Untersuchungen des Systems Atmosphäre-Ozean eine besondere Rolle zu. Die Atmosphäre beeinflusst das gemessene Signal am Satelliten durch die streuenden und absorbierenden Effekte. Sollen Informationen bezüglich des Untergrundes, in diesem Fall der Wasserkörper, abgeleitet werden, müssen diese verfälschenden Einflüsse in adäquater Art und Weise berücksichtigt werden. Nicht nur bei der Veränderung des Untergrundsignals spielt die Atmosphäre eine Rolle, auch bei Problemen der Luftverschmutzung und Untersuchungen zur Strahlungsbilanz des Gesamtsystems werden spezielle Atmosphärenzustandsinformationen benötigt. Neben der Beseitigung der störenden atmosphärischen Einflüsse für Untersuchungen des jeweiligen Untergrundes müssen dementsprechend auch Verfahren zur Auswahl der Atmosphärenparameter selbst angewandt werden. Diese Parameter können unter anderem die Größe der atmosphärischen Trübung, und deren spektraler Verlauf, aber auch kompliziertere Parameter, einschließlich der Größenverteilung der Aerosolpartikel in der Luft sowie deren Brechungsindex sein. Der Angstroem-Inversionsalgorithmus ist ein einfaches und robustes Atmosphärenkorrekturverfahren, welches auf Multispektraldaten über Wassergebieten angewendet werden kann. Er wurde seinerzeit speziell für den Sensor des Modularen Optischen Scanners (MOS) entwickelt. Dieser Algorithmus befasst sich mit dem Problem der Schätzung der atmosphärischen Trübung, verursacht durch atmosphärische Aerosole. Dabei werden die Größe und der Spektralverlauf der Aerosole bestimmt und deren Einflüsse auf das Satellitensignal korrigiert. Somit können die atmosphärisch unabhängigen Reflektanzen des Untergrundes bestimmt und Rückschlüsse auf den Zustand des Wasserkörpers gezogen werden (KRAWCZYK & GERASCH 1998).