Untersuchungen zum topographisch/kartographischen Potential von MOMS-02/2P Bilddaten (1999)

Förderung: Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt, Teilprojekt im Rahmen des MOMS 02/2P Verbundprojektes mit der Förderkennziffer 50EE9651.

 Ansprechpartner: Bernd-M. Wolf, Helge Wegmann

Die für die infrastrukturelle Entwicklung notwendige Erfassung und Aktualisierung von Geodaten im mittleren Massstabsbereich ist global gesehen nicht ausreichend. In diesem Zusammenhang stellt die Auswertung von Bildern elektro-optischer Fernerkundungssatelliten eine mögliche Lösung dar.

Im Rahmen dieses Teilprojektes wurden Auswerte- und Ausgabeverfahren für MOMS-02 Daten entwickelt. Zur Untersuchung des geometrischen Potentials wurden im Programmsystem BLUH Module zur Berechnung der inneren und äusseren Orientierungen des MOMS-02 Sensors entwickelt und getestet. Die im Rahmen empirischer Untersuchungen erreichten Genauigkeiten stimmen gut mit den theoretischen Erwartungen überein. In unabhängigen Kontrollpunkten konnten Genauigkeiten in der Lage von 3.2[m] und in der Höhe von 4.8[m] erreicht werden (MOMS-02/D2, Testgebiet Dubai, Orbit 12, Szene 42/43).

Neben den erreichbaren Genauigkeiten spielte die Abschätzung des Informationsgehaltes der Bilddaten eine wichtige Rolle in diesem Projekt. Eine wesentliche Voraussetzungen für eine detaillierte thematische Auswertung ist guter Kontrast in den Bilddaten. Es können nur Objekte eindeutig erkannt und erfasst werden, die eine Größe von mehreren Pixeln im Bild haben. Dies bedeutet, dass zwar Siedlungsfläche bestimmt und in offene sowie geschlossene Bebauung unterteilt und größere Straßen erfasst werden können, die Auswertung von einzelnen Gebäuden jedoch sehr problematisch ist. Eine vorhergehende Kantenverstärkung führt zu einem besseren visuellen Eindruck und erwies sich als förderlich für eine schnelle Interpretation. Es konnte durch die Bildvorverarbeitung jedoch keine quantitative Verbesserung des Interpretationsergebnisses erreicht werden.

Abb. 1: Beispiel zur Visualisierung, Blockbild aus dem Testgebietes Pasajes, Datenquelle MOMS-02/D2

Die Untersuchungen des semantischen Informationsgehaltes [JACOBSEN, 1994; KONECNY und SCHIEWE, 1996] wurden begleitet von Untersuchungen zur Bildverbesserung. Hierzu wurden unter anderem verschiedene Verfahren zur Kombination des hochauflösenden panchromatischen Kanals mit den niedriger aufgelösten Multispektralkanälen untersucht und bewertet. Ein Vergleich des Informationsgehaltes von MOMS-02 Aufnahmen mit Bildern anderer Fernerkundungssatelliten wie SPOT, Landsat TM und IRS 1C wurde durchgeführt [POHL, 1996,  SCHIEWE, 1997].

Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass Komprimierungsverfahren eingesetzt werden müssen um die zu übertragenden Datenmengen bereits an Bord des Sensors zu reduzieren. Bei Kompressionsraten von etwa k~15 ist die Interpretierbarkeit der Bilder bei allen untersuchten verlustbehafteten Kompressionverfahren in etwa gleich gut. Bei höheren Kompressionsraten erwiesen sich Wavelet basierte Verfahren dem JPEG Verfahren als grundsätzlich überlegen. Sie führen jedoch schon bei niedrigen Kompressionsraten in einigen Fällen zu unbefriedigenden Ergebnissen, so dass eine allgemeingültige Aussage über vertretbare maximale Kompressionsraten noch nicht getroffen werden kann [SCHIEWE, 1998b].

Der Sensor MOMS-02 mit seinen wegweisenden Systemparametern, wie der Bodenpixelgröße von etwa 5m sowie der Aufnahmemöglichkeit von Stereodaten im along-track Modus kann als insgesamt erfolgreiches Experiment angesehen werden. Dies gilt auch für die gesamte MOMS-2P Mission, trotz der anfänglichen Probleme mit der Datengewinnung und dem Ausfall des hochaufgelösten Nadirkanals. Diese Einschätzung teilt die internationale Fachwelt, dies wurde zuletzt während des Ende September 1999 vom IPI veranstalteten Workshops der Internationalen Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung (ISPRS) mit dem Titel "Sensors and Mapping from Space 1999", in dem MOMS eine zentrale Rolle spielte, deutlich.

Literatur:

JACOBSEN, K., 1994, Comparisation of Mapping with MOMS and SPOT images, Int. Archives of Photogrammety and Remote Sensing, Vol. 30, Part 4, pp. 225-230.

KONECNY, G., SCHIEWE, J., 1996, Mapping from digital image data with special reference to MOMS-02, P&R, Vol. 51, pp. 173-181.

POHL, C., 1996, Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in the Humid Topics, Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen Hannover, Nr. 214, Dissertation.

SCHIEWE, J., 1995a, Mapping using high-resolution and stereoscopic space imagery of MOMS-02, Int. Archives of Photogrammety and Remote Sensing, Vol. 31, Part B4, pp. 742-747.

SCHIEWE, J., 1995b, Cartographical Potential of MOMS-02/D2 Image Data, Photogrammetric Week 1995. SCHIEWE, J., 1997a, Geo-Modellierungen mit Daten des Weltraumsensors MOMS-02, Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen Hannover, Nr. 222, Dissertation.

SCHIEWE, J., 1998a, Experiences from the MOMS-02-Project for future developments, Int. Archives of Photogrammety and Remote Sensing, Vol. 32, Part B4, pp. 533-539.

SCHIEWE, J., 1998b, Effect of lossy data compression techniques on geometry and information content of satellite imagery, Int. Archives of Photogrammety and Remote Sensing, Vol. 32, Part B4, pp. 540-544.