Erstellung einer georeferenzierten Landnutzungskarte für den Großraum Mannheim

Inhaltsverzeichnis

1 Datengrundlage

2 Visuelle Interpretation

3 Erstellen von Farbkomposits

4 Hauptkomponentenanalyse

5 Unüberwachte Klassifikation

6 Überwachte Klassifikation

7 Georeferenzierung

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Kontrastverbesserung durch Autoscaling und linearer Streckung für Kanal 4

Abb. 2: Kontrastverbesserung durch lineare Streckung mit Sättigung (2%) für Kanal 4

Abb. 3 Kontrastverstärkung durch Histogrammausgleich für Kanal 4

Abb. 4 Histogramm des Kanals 4 nach Durchführung der Anpassung (ma4hist)

Abb. 5 Echtfarbenbild (24 bit) aus der Kombination der Kanäle 1, 2 und 3

Abb. 6 Falschfarbenbild (8 bit) aus der Kombination der Kanäle 4, 5 und 7

Abb. 7 Clusteranalyse (broad) des Komposits ma145composite mit sechs Klassen

Abb. 8 Markierte Referenzflächen

Abb. 9 Signaturenvergleich (Mittelwerte) (Kanäle 1,4 und 5; 6 Klassen)

Abb. 10 Signaturenvergleich (Minima, Maxima, Mittelwerte) (Kanäle 1,4 und 5; 2 Klassen)

Abb. 11 Überwachte Klassifikation über minimale Abstandsentfernung (raw)

Abb. 12 Überwachte Klassifikation über minimale Abstandsentfernung (normal)

Abb. 13 Überwachte Klassifikation über maximale Wahrscheinlichkeit

Abb. 14 Klassifikation über minimale Abstandsentfernung (mindistnormal5)

Abb. 15 Georeferenziertes Satellitenbild “MannheimGK

Tabellenverzeichnis

Tab. 1 Hauptkomponentenanalyse der Kanäle 1 bis 7

1. Datengrundlage

Das Ausgangsmaterial für die Erstellung der Landnutzungskarte bilden sieben Bilder des LANDSAT 5-Satelliten (Start: 1984, Außerdienststellung: 2001) (de Lange 2002, S: 371). Die Abtastungen wurden im Februar 1997 mit einer Bodenspur von 185 km durchgeführt und in den Dateien ma-1.rst bis ma-7.rst gespeichert; sie beinhalten die einzelnen Kanäle einer Szene des Großraums Mannheim.

Der Satellit LANDSAT 5 verwendet sechs Spektralkanäle (Blau, Grün, Rot, nahes Infrarot, kurzwelliges Infrarot 1 u. 2) und einen Thermalkanal (fernes Infrarot) (Albertz 2001, S. 49).

2 Visuelle Interpretation

Betrachtet man die sieben Satellitenbilder, so fällt auf, dass vier von ihnen durch Kontrastarmut gekennzeichnet sind. Auf den ersten Blick „gefallen“ nur die Bilder

ma-4, ma-5 und ma-7.

Um eine Auswertung leichter, schneller und zuverlässiger zu machen, werden durch Methoden der Bildverbesserung Details betont, die in den Daten zwar enthalten, aber für das menschliche Auge wenig auffällig sind. Durch Kontrastverbesserungen kann erreicht werden, dass die Grauwertdifferenzen deutlich hervortreten (Albertz 2001,

S. 106).

- Mit der Funktion Autoscaling gelingt eine Kontrastverbesserung nur bei Kanal 4, die Bilder der anderen Kanäle bleiben fast unverändert.
- Mit der Funktion Lineare Streckung (Display/Stretch/Linear) erzielt man ein ähnliches Ergebnis: der Kontrast bei Kanal 4 wird noch einmal verbessert, bei den übrigen Kanälen ist eine Verbesserung kaum sichtbar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Kontrastverbesserung durch Autoscaling und linearer Streckung für Kanal 4

- Eine lineare Streckung mit Sättigung (Display/Stretch/Linear with Saturation) von 5% hellt das Bild sehr stark auf; es geht ein Teil der Informationen verloren. Wird die Streckung mit nur 2% Sättigung durchgeführt, ist das Satellitenbild für eine visuelle Interpretation besser geeignet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Kontrastverbesserung durch lineare Streckung mit Sättigung (2%) für Kanal 4

- Mit Hilfe eines Histogrammausgleiches (Display/Stretch/Histogramm Equalization) werden die Grauwerte in Abhängigkeit von ihrer Häufigkeit gestreckt; denn ein kontrastarmes Bild ist durch die geringe Streuung um den mittleren Grauwert gekennzeichnet (Kappas 1994, S. 80). Auch diese Funktion führt zu einer Kontrastverstärkung des Bildes. Beispielhaft für die sieben Kanäle wird hier das Ergebnis für den Kanal 4 vorgestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Kontrastverstärkung durch Histogrammausgleich für Kanal 4

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Histogramm des Kanals 4 nach Durchführung der Anpassung (ma4hist)

3 Erstellen von Farbkomposits

Zur Visualisierung digitaler Bilder werden auch Farbkomposits (Create/Color/Composite) eingesetzt, wobei aber nur Kombinationen von drei Aufnahmekanälen bzw. Ausgabefarben möglich sind. Kombiniert man die Bänder 1, 2 und 3, so gleicht das Ausgabebild einer natürlichen Farbfotowiedergabe. Diese 3 Kanäle sind jedoch so hoch korreliert, dass diese Kombination im Gegensatz zur jeweils einzelnen Kanalbetrachtung wenig mehr an Informationen bringt (Kappas 1994, S. 155).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Echtfarbenbild (24 bit) aus der Kombination der Kanäle 1, 2 und 3

Darüber hinaus sind andere Kanalkombinationen üblich, so dass die besonderen Eigenschaften der erfassten Objekte sichtbar werden, die sich in der Reflexion in unterschiedlichen Spektralbereichen widerspiegeln. Die für das menschliche Auge nicht sichtbaren Spektralbereiche werden somit durch so genannte Falschfarben dargestellt. Kombiniert man die eingangs favorisierten Kanäle 4, 5 und 7 miteinander und ordnet sie den Farben Blau, Grün und Rot zu, erhält man als Ergebnis Abbildung 6.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Falschfarbenbild (8 bit) aus der Kombination der Kanäle 4,5 und 7

Betrachtet man die bisher bearbeiteten Bilder vor dem Hintergrund des Projektziels (Erstellung einer Landnutzungskarte), so bin ich der Meinung, dass die Abbildung 6 die notwendigen Informationen für eine visuelle Interpretation am besten darbietet. Folgenden mögliche Klassen sind gut zu differenzieren: Wasser, Besiedelung (vielleicht unterschieden in „dicht“ und „dünn“), Ackerflächen, Wald.

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