3. Anwendungen des GPS

Georeferenzierung (2/2)

Die Verwendung von GPS-Daten gestattet eine direkte Messung der Position des Multispektralscanners zum Zeitpunkt der Aufzeichnung und führt so zu einer Aufnahme von Bildern, die im Nachhinein lagekorrigiert werden können.

Aus den über die Zeit sich ändernden Positionsdaten des GPS wird die Geschwindigkeit des Flugzeugs berechnet. Bei der Georeferenzierung wird das GPS darüber hinaus mit sogenannten inertialen Messkomponenten (intertial measuring units, IMU) kombiniert. Dies sind Sensoren, mit denen eine lineare Beschleunigung und Drehbewegungen um die Längs- und die Querachse des Flugzeugs gemessen werden können. Somit liegen auch Daten zur Orientierung des Flugzeugs vor, die mit den Positionsdaten des GPS kombiniert werden.

Sensorkonfiguration zur Georeferenzierung in einem Flugzeug.

Das Prinzip der Georeferenzierung ist die Verbindung einer Positions- oder Ortsinformation auf der Erde mit Datensätzen, die die von einem bewegten Träger (Flugzeug oder Satellit) aus gewonnen werden , d.h. insbesondere mit einem Objekt der Erdabbildung. Eine Georeferenzierung ist beispielsweise notwendig, um geometrische Verzerrungen in Bilddaten zu eliminieren. Dieses wird auch als rektifizieren bezeichnet.

Bei einer Messung müssen die drei Systeme GPS, IMU und der Sensor, wie sie in der links gezeigten Abbildung dargestellt sind, kalibriert werden. Für die Gesamtkalibrierung spielt die integrierte Sensororientierung (ISO) eine wichtige Rolle. Die ISO berücksichtigt Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Kalibrierparametern und die Genauigkeit von Position, Geschwindigkeit und Orientierungswinkel des Sensors.

Von einem Flugzeug aus 300 m Höhe gewonnene Aufnahme einer Straße mit dem Multispektralscanner (nur ein Spektralkanal ist gezeigt). Da der Scanner den Erdboden während des Flugs zeilenweise abtastet, wirken sich Lageänderungen des Flugzeugs während des Überflugs sehr verzerrend aus (linkes Bild). Nach der Lagekorrektur der Aufnahme verläuft die Straße wieder so, wie man es erwartet (rechtes Bild).
Quelle: Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven