multidimensionalen Thematische

Volltext

(1)Geographica Helvetica 1978-Nr.. 1. Harold Haeiner. ». Thematische Kartierungen mit Hilfe von multidimensionalen Satellitendaten. 1.. EINLEITUNG. und. die Archivierung. Thematische Kartierungen, z.B. der Landnutzung, veralten schnell Nachführungen werden, wenn überhaupt, in viel zu langen Zeitabständen vor¬ genommen. Rasch veränderliche te (Schnee/Vegetationswachstum. der Daten. zu. erschwingli¬. Konditionen gewährleistet.. chen. Für den direkten Datenempfang in Europa zwei Bodenstationen. von. LANDSAT. notwendig. sind. (Fig.l). Landschaftselemen¬. etc.), der Ablauf dynamischer Landschaftsprozesse, lassen sich im grossräumig vergleichenden Ueberblick überhaupt nicht am Boden erfassen. Die technische Entwick¬ lung spezifischer Erderkundungssatel1iten eröff¬ net der Geographie ganz neue Möglichkeiten zur. *. schnellen,routinemässigen Neuerstellung und Nachführung kleinmassstäbiger thematischer Kar¬ ten.. Voraussetzung für diese neuartige Form der In¬ formationsbeschaffung sind multidimensionale Da¬ tensätze (Kap. 3). Diese müssen uns systematisch über längere Zeit hinweg durch ein geeignetes Satellitensystem übermittelt werden, das für praktische Anwendungen folgenden Anforderungen genügen muss: Kontinuität in der Aufnahme, kurze Wiederholungsrate, hohe Bodenauflösung. Diesen Ansprüchen vermag heute einzig das amerikanische LANDSAT-System (früher ERTS) einigermassen zu genügen. Die operationelle Erfassung raschän¬ dernder Phänomene an der Erdoberfläche als Grund¬ lage für Inventuren, Ernteprognosen, Abflussvor¬ hersagen etc. bedingt zudem eine sehr schnelle Zustellung der Daten an den Benutzer. Mit dem von der europ. Weltraumbehörde ESA geschaffenen Datenempfangs-, Verarbeitungs- und Verteilungs¬ netz EARTHNET wurden in Europa die entsprechen¬ den Voraussetzungen für einen kontinuierlichen Datenempfang und eine rasche Verfügbarkeit ge¬. 5i. C>. a. schaffen.. Das. LANDSAT-System wurde an anderer. Stelle. schon 3). Das EARTHNET soll dagegen im folgenden kurz vorge¬ stellt werden. Dazu werden Bedeutung und Proble¬ der Interpretation multidimensionaler Daten¬ me. mehrfach. eingehend beschrieben. (1,. sätze für thematische Kartierungen. und. anhand von. illustriert.. 2.. Beispielen. aus. dem. 2,. diskutiert europ.. Bereich. EARTHNET-PROGRAMM. bezweckt die Errichtung eines Datennetzes für Erderkundungssatelliten,das den kontinuierlichen Empfang, die rasche Aufbereitung (Umwandlung der Daten in Standard-Ausgabeprodukte), Verteilung. Es. s*. Fig. 1 Kiruna. :. Empfangsbereich der Bodenstationen und Fucino (Italien) für. (Schweden) LANDSAT-Daten. Die. südliche Station steht in Fucino, ca.120. östlich von Rom. Sie ist seit Frühjahr 1976 rationen. Die nördliche Bodenstation wird Kiruna eingerichtet; sie soll ihren Betrieb. km. Ope¬ in im. Frühling 1978 aufnehmen. Für 1978 sind weitere Fernerkundungssatelliten experimenteller Art (SEASAT-A, HCMM, NIMBUS-G) vorgesehen (3). Dr. Harold Haefner, Geographisches Insti¬ tut Universität Zürich, Blumlisalpstrasse 10 8006 Zürich. Prof.. 21.

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(3) grossen Höhenunterschieden. werden. Zusammenfassend. sei. diese Probleme (10).. Auch. gegenwärtig untersucht. festgehalten,. dass. mittels. einer geeigneten Datenorganisation und der Ein¬ führung von geometrischen Korrekturen im Vorver¬ arbeitungsschritt, sowie dem Einsatz eines adaequaten Informationsausgabesystems eine bild¬ hafte Darstellung der Klassifikationsergebnisse in kartengerechter Form, d.h. einem gewünschten Massstab. erreicht. werden. kann.. - Wasser - Ueberbaute Flächen, unterteilt in Grossiedlun¬ gen (dichte Bebauung), Kleinsiedlungen (locke¬ re Bebauung), grosse Verkehrs- u. Industrie¬ komplexe (Flughafen, Grossfabriken etc.) - Landwirtschaftliche Flächen mit grüner Vegeta¬ tion (spez. Wässerwiesen) - Landwirtschaftliche Flächen mit toter Vegeta¬ tion (abgeerntete Felder). - Wald. 2. Gesamthaft wurde ein Gebiet von 1650 km (fast die Fläche des Kt.Zürich), was 362"192 Bildele¬ menten ausgabe. KARTIERUNGSBEISPIELE. Anwendungsgebiete für thematische Kartierungen im europäischen Bereich sind insbesondere:. mittels Satellitendaten. - Land- u. Forstwirtschaft: Anbauflächen, Rotationsmuster, Wirtschaftsplä¬ ne, Ertragsschätzungen etc. - Hydrologie: Schneedecke,. Abflussvorhersage, Bodenfeuchtig¬. keit, Niederschlagsgebiete etc. - Siedlungsplanung: Städtische Landnutzung, -. Wachstumsmuster etc.. entspricht, bearbeitet. Die Informations¬ erfolgte mit dem Photomationsystem in. Schwarzweiss-Darstellung für jede Kategorie ge¬ sondert im Massstab 1:200'000. Die Vorlagen wur¬ den anschliessend eingefärbt, übereinandergepasst und so ein Farbkomposit erstellt. Eindrück¬ lich kommt darin die radiale Entwicklung von Mai¬ land entlang den Ausfallachsen und die Fontanilizone zwischen der Alta Pianura und der Bassa Pianura mit den noch grünen Marciten zum Ausdruck. Fig.2 zeigt einen Vergleich zwischen Satelliten¬ datenklassierung und konventioneller Landnutzingskarte. Auch unter Berücksichtigung der unter¬ schiedlichen Aufnahmedaten (ca. 3 Jahre) beste¬ chen die Uebereinstimmung und der wesentlich hö¬. here Detaillierungsgrad Küstengebiete: Eisbildung, Verschmutzungen, Sedimentation etc. wertung.. Das. Ergebnis. einer. Satellitendaten-Klassifikati¬. kartengerechten Vorlagen be¬ stehen, die die räumliche Verbreitung einzelner thematischer Einheiten lagerichtig wiedergeben. Durch kartographische Weiterverarbeitung (Gene¬ ralisierung, Kombination mit topographischer Un¬ terlage etc.) entstehen druckfertige Themenkar¬ ten. Die wiederholte Aufnahme und Kartenherstel¬ lung erlaubt das Festhalten von Landschaftsver¬ kann. on. demnach. in. änderungen. Neben den lagemässigen Veränderungen lassen sich auch die entsprechenden Flächenantei¬ le berechnen. Je ein Beispiel zur Landnutzungs¬ und Schneekartierung soll diese Möglichkeiten. illustrieren.. 4.1. Landnutzungskartierung. in. der Poebene. Schneedecke. 4.2. in. Das. Davos. Kartierungsbeispiel. Fig.3 dargestellte ganze. (11). Reihe der besproche¬. Probleme: der. Bei. Klassif ikation. der. Schneedecke wurde. sorgfältige Festlegung der Schneegrenz e, d.h.der Uebergangszone zwischen total seh neebedeckt und völlig aper,Wert insbesondere. au f. eine. gelegt (Fig.3b bereits re lativ kleine Testgebiete (hinteres Dischmata 1, ca.40 km2) lassen sich mit. Auch. Satellitendaten bereits genau kartieren. Die erzielten Resul täte sind mindestens so genau wie diejenigen von konventionellen Luftaufnah(11).. men. Mit Hilfe eines digitalen Datensatzes (7.Oktober 1972) konnte im Räume Mailand eine Landnutzungs¬ kartierung mit den folgenden Kategorien erstellt werden (2):. der Landschaft. in. veranschaulicht eine nen. Satellitendatenaus¬. der. Ausdehnung der Schneedecke sollte hier als wichtigster Fak tor für ein Abflussmodell (12) dienen. Deshalb musste nicht einfach ein beliebig abgrenzbare r rechteckiger Ausschnitt, sonDie. .* Fig.2: Vergleich der LANDSAT-Satellitenauswertung (links) mit konventioneller Landnutzungs¬ kartierung (rechts). t *. »*. t v. T. Stadtrand von Mailand mit Flughafen Linate (aus BINZEGGER, 1. tu. km. schwarz:. im. SE. 2. alle nicht vegeta¬. tionsbedeckten Flächen. 23.

(4) km. Fig.3: Automatisierte Schneedecken-Klassifikation Höhenstufen Hinteres Dischmatal, Davos (aus. nen. links: Höhenstufen. 1600-2100. m. dunkelgrau: 2100-2600. m. schwarz. m. hellgrau. dem. .-. :. 2600-310O. Berechnung der Flächenanteile in verschiede¬ 11). rechts: Schneebedeckung am 8. 6. 76 weiss völlig schneebedeckt i 'Jebergangszone grau schwarz völlig schneefrei. URFER,. :. :. ein unregelmässig. begrenztes Einzugsgebiet, einzelne Höhenstufen, klassiert werden. Um zu erreichen, wurde ein zusätzli¬ cher Datensatz der Geländeoberfläche in gleich grossen räumlichen Einheiten wie die LANDSATBildelemente digitalisiert (Fig.3a). Anhand von eindeutig lokalisierbaren Geländepunkten kann nun dieser Gelände-Datensatz jeweils mit dem Sa¬ telliten-Datensatz zur Deckung gebracht und die Schneedeckenanteile für jede Höhenstufe getrennt berechnet werden. Damit können die für die Abflussvorhersage wich¬ tigsten Informationen schnell und zuverlässig. unterteilt. in das. hergeleitet 5.. u.. werden.. Anmerkungen LANDSAT Data Users Handbook; NASA God¬ Space Flight Center, Greenbelt 1976. 2)BINZEGGER R.P.: ERTS Multispektraldaten als. 1)NASA:. dard. Informationsquelle für themat. Diss.. Zürich. Univ.. Erderkundungssatelliten;. H.:. 3)HAEFNER. Kartierungen;. 1975. NZZ,. For¬. Technik, 1. 2. 1978. 4)Bestellungen sind zu richten an: EARTHNET Bu¬ siness Officer, ESRIN, Via Galileo Galilei, Casella Postale 64, 1-0044 Frascati. 5)SEIDEL K.: Digitale Datenerfassung; Techn.Be¬ schung. u.. richt, Photogr.Institut ETH Zürich, 1976. E.L.: Multivariate System Analysis. 6)MAXWELL. AUSBLICK. of. Multispectral. Entwicklung der notwendigen Software zur Klassierung multidimensionaler Satellitendaten als Informationsquelle für thematische Kartie¬ rungen schneiländerlicher Landschaftselemente ist sehr aufwendig, da zahlreiche systemsbeding¬ te und atmosphärische Einzelprobleme mitberück¬ sichtigt und den europäischen Verhältnissen ent¬ sprechend gelöst werden müssen. Nachher aber wird ein routinemässiger, kontinuierlicher InDie. formationsfluss mit relativ geringem Aufwand möglich sein, der aktuellste und mit andern Me¬ thoden nicht erreichbare wissenschaftliche Er¬ gebnisse erbringt. Im Vordergrund stehen heute die Abgrenzung flächenhafter Phänomene. Darüber hinaus geht die Forschung aber bereits weiter in Richtung von quantitativen Erhebungen. Neben der flächenhaften Bestimmung spielen Zustandserfas¬ sungen etc..Auf diesem Weg lassen sich aktuell¬ ste Unterlagen. gewinnen. zur. Ueberwachung. Produktionslenkung unserer wichtigsten chpn. 24. Ressourcen.. und. natürli-. Imagery;Photogrammetric Enginee¬ ring and Remote Sensing, XLII/No 9,Sept.1976. 7)Am Photograph.Institut der ETHZ steht das Bild¬ P 1700 der zur Verfügung. 8)LICHTENEGGER J.,SEIDEL K..KUEBLER 0.: Methoden zur Ueberlagerung von LANDSAT-Bildern für mul¬. verarbeitungssystem Int.. PH0T0MATI0N. Firma 0PTR0N1CS. titemporale Landnutzungskartierung; erscheint Bildmessung u. Luftbildwesen 1978.. in. 9)LICHTENEGGER J.: Multivariable von LANDSAT-Aufnahmen an einem. versch.. Landnutzung. im. Datenanalyse. Testgebiet mit. Grossen Moos. (Prov. Ar¬. beitstitel ,Diss.Univ.Zürich,erscheint 10)STAENZ. K.:. Atmosphärische Korrekturen. titemporalen. LANDSAT-Daten. 1978). von mul¬. (Prov.Arbeitstitel,. Diss.Univ.Zürich,erscheint 1978). 11)URFER H.P.: Automatisierte Schneekartierung in versch.Flusseinzugsgebieten (Prov. Arbeitstitel, Dipl.Arbeit,Univ.Zürich,erscheint 1978). J.: Hydrologie Basin Models; ISPRACourses, Remote Sensing Applications in Hydrology; Joint Research Centre, Ispra 1977.. 12)MARTINEC.

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