Bild

Engl. image, imagery; das Ergebnis der Aufnahme mit einer Kamera bzw. einem Sensor oder auch das Ergebnis von Verabeitungsprozessen. Es kann in analoger oder digitaler Form vorliegen (nach DIN 18716-3).

Bilder im Kontext der Fernerkundung sind Raster-Daten zur Darstellung der Messungen der reflektierten oder abgegebenen elektromagnetischen Energie, die durch einen Sensor an einer Drohne, einem Flugzeug oder einem Satelliten erfasst wurde. 

In der Fernerkundung werden durch digitale Aufnahmesysteme keine "Bilder" wie in der analogen Photographie mit Kameras auf Film aufgenommen. Stattdessen werden durch die Scannersysteme für jeden Aufnahmekanal getrennte Zahlenmatrizen erfasst. Erst bei der Wiedergabe dieser Zahlenwerte über ein Ausgabegerät entstehen Bilder. So wird bei der Umsetzung der Zahlenwerte nur eines einzelnen Kanals ein Graustufenbild erzeugt, bei dem der Wert 0 der Farbe Schwarz, der Wert 255 der Farbe Weiß zugeordnet wird und die dazwischenliegenden Werte entsprechend abgestufte Grautöne erhalten.

Hieraus leitet sich auch der Begriff Grauwerte für die Zahlenwerte eines Kanals ab. Das entstehende Bild ist allerdings nicht mit einem Schwarz-Weiß-Bild in der Photographie vergleichbar.

Das Bild eines Geländeausschnitts wird oft als "Szene" bezeichnet. In Zusammensetzungen sollte das Wort "Bild" nur dann verwendet werden, wenn in der Darstellung das Bild als solches in Erscheinung tritt, wenn es sich also um eine bildliche und nicht um eine graphische Darstellung handelt.

Ein Bild ist das Ergebnis eines Abbildungsprozesses mit zugrunde liegenden geometrischen und physikalischen Aspekten, d.h. in jedem Bild sind stets geometrische (räumliche) + physikalische (radiometrische) Informationen gespeichert.

Der geometrische Aspekt besagt, dass eine Information aus einer bestimmten räumlichen Richtung kommt, der physikalische Aspekt sagt etwas über die Intensität und die spektrale Zusammensetzung der Strahlung aus. Jedes System zur Aufnahme von Luft- und Satellitenbildern ermittelt somit die Richtung aus der die Strahlung kommt und die Intensität der Strahlung. Bei der Aufnahme wird dann die von der Erdoberfläche ausgehende und an der Plattform (z.B. Flugzeug, Satellit) ankommende elektromagnetische Strahlung durch einen Empfänger in Messsignale umgesetzt und gespeichert.

Die Fernerkundung kann aussagekräftige Informationen aus Bilddaten extrahieren. Dabei werden Bildbearbeitungsverfahren zum Identifizieren und Extrahieren verschiedener Informationen über betrachtete Features, wie zum Beispiel Art und Zustand der Vegetation und Art der Stadtentwicklung, und zum Identifizieren und Analysieren der Trends in erkannten Objekten und Phänomenen angewendet. Nachbarschaftsanalyse, Saisonalität, physische und kulturelle Geographie, Phänologie des Wachstums der Vegetation, Klima und weitere physische und Umweltfaktoren werden beim Definieren von Art und Zeitablauf der Bilderfassung berücksichtigt.

Grundsätzlich können die Fernerkundungssensoren nach der Quelle der empfangenen Strahlung in passive und aktive Systeme eingeteilt werden. Bei passiven Systemen geht die Strahlung von einer natürlichen Quelle aus (z.B. Sonne), erreicht dann ein Geoobjekt und wird von diesem reflektiert und/oder absorbiert. Absorbierte Strahlung führt zu einer Erwärmung des Objektes, welches dann wiederum thermale Strahlung emittiert (thermales IR). Die von dem Objekt ausgehende reflektierte und/oder emittierte Strahlung wird dann vom passiven Sensor in Abhängigkeit seiner spektralen Empfindlichkeit aufgezeichnet (Kamera, Scanner, Wärmesensor). Bei aktiven Systemen sendet der Sensor selbst elektromagnetische Strahlung aus und empfängt diese nachdem sie mit dem Geo-Objekt wechselgewirkt hat. Das System ist somit gleichzeitig künstliche Quelle der Strahlung (Sender) und ihr Empfänger (z.B. Radar, Laser).

Das menschliche Auge gilt als passiver Sensor mit einer spektralen Empfindlichkeit von etwa 400 bis 700 nm (Blau bis Rot). Man bezeichnet diesen Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums deshalb auch als sichtbares Licht (VIsible Spectra = VIS). Es ist also verständlich, dass alle technischen Fernerkundungssysteme (unabhängig von ihrer spektralen Empfindlichkeit) die bildhafte Verarbeitung der Daten an das Farbsystem des menschlichen Auges in den Farbtönen Blau, Grün und Rot (RGB) anpassen müssen. Bei einer entsprechende Farbzuweisung von Kanälen können auch Meßwerte aus uns fremdartigen Spektralbändern sichtbar gemacht werden (z.B. als sog. Falschfarbenbilder).

CIR-Falschfarbenbild (CIR=Colored InfraRed, 4-3-2 Kombination) Quelle: SatGeo

Wie der Name schon sagt, gibt ein Echtfarbenbild die Originalfarben wieder und sieht so einem Foto täuschend ähnlich. Ein solches Bild besteht aus den Graustufenbildern der Kanäle 3, 2 und 1. Die Originalfarben können wiedergegeben werden, da der rote Kanal mit roter Farbe dargestellt wird, der grüne Kanal grün und der blaue Kanal blau. Die Farbe jedes einzelnen Pixels wird aus dem Verhältnis der Intensitätsstufen aus den Graustufenbildern ermittelt. Echtfarbenbilder sind vor allem dafür geeignet, das System der multispektralen Komposits anhand eines anschaulichen Beispiels zu verstehen. Das Bild zeigt eine Landschaft im NW von München. In der Mitte des Bildes befindet sich Gröbenzell.

Ein CIR-Falschfarbenbild (CIR=Coloured InfraRed, 4-3-2 Kombination) gibt Aufschluss über das Alter von Biomasse, z.B. Gras, Blätter von Büschen, etc. Der dazu verwendete Kanal 4 ist das sog. Nahe Infrarot (NIR). Diese Strahlung wird von Zellen je nach deren Beschaffenheit gut oder weniger gut reflektiert. Junge Zellen sind prall gefüllt mit Flüssigkeit, sie haben also eine glatte Oberfläche; deswegen wird das NIR beinahe vollständig reflektiert. Bei alten Zellen hingegen ist die Oberfläche runzlig, deswegen wird nur ein geringer Teil des NIR reflektiert. Hier wird das NIR rot dargestellt. Je heller also die rote Farbe ist, um so jünger ist in diesem Bereich die Biomasse. Die dunklen Flecken in der linken unteren Hälfte des Bildes zeigen ein Waldgebiet mit altem Baumbestand. CIR-Falschfarbenbilder sind vor allem in der Forstindustrie sehr wertvoll.

Siehe auch analoges Bild, digitales Bild