Fernerkundungssensor

Engl. sensor, franz. capteur; nach DIN 18716 ein "abbildendes, aktives oder passives Instrument, welches als wesentliches Bauteil ein oder mehrere Detektoren umfasst".

Verschiedenste erdnahe Satelliten tragen eine Vielzahl von Sensoren an Bord, die u.a. Daten über die Erdoberfläche aufzeichnen. Ebenso werden mehr und mehr Sensoren an Bord der Bildflugzeuge miteinander kombiniert. Fernerkundungssensoren an Bord von Satelliten lassen sich nach ihrem Aufzeichnungsprinzip folgendermaßen unterteilen:

• Analoge Aufzeichnungsgeräte fanden sich u.a. bei den Satellitensystemen Gemini (Hasselblad), Skylab (Multispectral Photographic Camera und Earth Terrain Camera) sowie bei Space-Shuttle-Missionen (Metric Camera (MC), Large Format Camera (LFC)) und der Cosmos-Mission (Kosmicheskij Fotoapparat KFA-1.000). Diese zeichnen auf Film auf und werden mit klassischen analytischen Auswertegeräten bearbeitet oder gescannt und dann digital ausgewertet.
• Passive Sensoren, die Strahleninformation nur empfangen, digital aufzeichnen und zur Erde übermitteln, sind heute die üblichen Datensammler, mit deren Daten Fernerkundungsauswertungen durchgeführt werden, und die auch grosse Bedeutung für GIS-Anwendungen besitzen. Sowohl Reflektionen im Bereich des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums als auch Emissionen im Thermalbereich werden aufgezeichnet. Einzelne Missionen z.B. mit dem Space-Shuttle (Modular Optoelectronic Multispectral Stereo Scanner (MOMS-01, MOMS-02)) oder auf der MIR-Station (MOMS-02P) ergaben kurzzeitig Bildmaterial von regionalen Bereichen der Erdoberfläche. Die Inbetriebnahme von weiteren Satellitensystemen mit passiven Fernerkundungssensoren ist für die nächsten Jahren geplant. Interessant wird dabei deren schnelle Verfügbarkeit für den Nutzer sein; so sind bedarfsbezogene Lieferzeiten von der Aufnahme bis zum Konsumenten im Stundenbereich anvisiert, welches insbesondere GIS-Anwendungen im Umweltbereich (Land- und Forstwirtschaft) nahekommt. Auch die Repetitionsraten liegen mit wenigen Tagen deutlich höher als bei der bisher verfügbaren Satellitengeneration. Das Along-Track Scanning Radiometer and Microwave Sounder (ATSR-M) ist ein passiver vierkanaliger Radiometer im infraroten Bereich zur Messung von Wasser- und Wolkenoberflächentemperaturen und einem passiven Mikrowellensensor zur Messung des Wassergehalts der Atmosphäre.
• Aktive Sensoren benutzen das Objekt als Reflektor der von ihnen ausgesendeten und wiederempfangenen Strahlung, z.B. auf der Basis von Mikrowellen. Sie befanden sich z.B. an Bord von Seasat-1 [Synthetic Aperture Radar (SAR), Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR)], deren Informationen zusätzlich zu den von passiven Sensoren gewonnenen Daten zur Fernerkundungsauswertung hinzugezogen werden. Weitere Beiträge hierzu leisteten der erste europäische Fernerkundungssatellit (ERS-1) mit mehreren aktiven Sensoren, so z.B. dem Precise Range and Rate Equipment (PRARE), einem sehr genauen Entfernungsmeßsystem auf Mikrowellenbasis, das die Satellitenbahndaten bis in den Dezimeterbereich bestimmt. Das Radaraltimeter RA auf ERS erlaubte eine sehr präzise Messung der Entfernung zwischen Satellit und der Erdoberfläche im Nadirpunkt, über offenem Wasser und glatten Eisflächen mit bis zu 10-20 cm Genauigkeit. Das Active Microwave Instrument (AMI), der Hauptsensor, war ein multifunktionaler Radarsensor mit einer Frequenz von 5,3 GHz und einer Streifenbreite von 80 km, der zu unterschiedlichen Zwecken betrieben werden konnte, so z.B. zur Windmessung (Windstärke und -richtung), zur Wellenmessung (Wellenhöhe und -länge) und als SAR mit einer Rastergröße von 30 × 30 m.

Weitere Informationen:

• Remote Sensors (NASA)
• Catalogue of satellite instruments (CEOS)