2. Satelliten

Aktive und passive Satellitensensoren

Eine andere Möglichkeit, die zur Erdbeobachtung verwendeten Satelliten zu unterscheiden, ist der Vergleich der eingesetzten Sensoren. Grundsätzlich gibt es passive Sensoren, deren Signalquelle das Sonnenlicht oder thermische Ausstrahlung der Erdoberfläche ist, und aktive Sensoren, die selbst Strahlung aussenden und empfangen.

Aktive Sensoren (z.B. Radar und Laser-Scanner) emittieren Strahlung zur Erdoberfläche oder in die Atmosphäre. Radar-Geräte sind bildgebende Instrumente, während Höhenmesser (die sogenannten Radar-Altimeter) keine Bilder liefern. Radar ist eine Abkürzung für Radio Detection and Ranging, ein Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften der Erdoberfläche und Bestimmung von Entfernungen. Radar-Satelliten strahlen kurze Pulse elektromagnetischer Wellen im Mikrowellenbereich aus und funktionieren aus diesem Grund unabhängig vom Sonnenlicht (d.h. auch bei Nacht). Wolken, Staub, Nebel, Wind und schlechte Wetterbedingungen spielen nur eine unwesentliche Rolle. Die Satelliten registrieren die von der Erde reflektierte Radar-Strahlung, werten die Intensität der Signale aus um Informationen über die Struktur der Erdoberfläche abzuleiten, und messen die Laufzeit der Radarpulse vom Aussenden bis zum Empfang der rückgestreuten Signale. Ein mögliches Ergebnis kann die Messung von Entfernungen sein. Abhängig von den Zielen der Satellitenmission werden unterschiedliche Arbeitsabläufe und Auswerteverfahren für die Verarbeitung der empfangenen Signale eingesetzt.

Vor- und Nachteile aktiver Sensoren:

Vorteile Nachteile
Wetterunabhängig: Künstlich erzeugte Strahlung kann Wolken, leichten Regen und Schnee durchdringen. Die Strahlungsleistung ist oft gering. Die Strahlung kann durch andere Strahlungsquellen nachteilig beeinflusst werden.
Unabhängig vom Sonnenlicht: Tag und Nacht einsetzbar.  
Radarstrahlung kann Vegetation und den Erdboden durchdringen: Informationsermittlung von Oberflächen mit einem Tiefenbereich von mm bis m. Radardaten enthalten keine spektralen Eigenschaften.
Feuchtigkeitsgehalt der Erde kann bestimmt werden. Komplizierte Analyse; mit hohen Kosten verbunden.
Breite Anwendung: Meeresforschung, Hydrologie, Geologie, Gletscherkunde, Landwirtschaft und Forstwirtschaft.

ERS-2 ist ein Beispiel für einen europäischen Radarsatelliten. Dieser wurde 1995 von Kourou in Französisch-Guayana mit dem Satellitenträger ARIANE ins All gebracht. ERS-2 zirkuliert in einem polaren Orbit in einer Höhe von 785 km mit einer Geschwindigkeit von 7,5 km pro Stunde und überwacht einen 100 km breiten Streifen.



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Aktiver Satellitensensor.

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Passiver Satellitensensor.

Passive Sensoren detektieren die von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung sowie thermische Strahlung im sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Sie senden keine eigene Strahlung aus, sondern messen natürliches, von der Erdoberfläche reflektiertes Licht sowie Temperaturstrahlung. Die meisten passiven Sensoren erzeugen mit Scannern Bilder, wie z.B. LANDSAT. Mit Spektrometern werden mehrere Spektralbänder gleichzeitig aufgenommen und dadurch multispektrale Bilder produziert, die auf vielfache Weise interpretiert werden können (Albertz 2007, Löffler et al. 2005).