1. Physikalische Grundlagen
Wechselwirkung von Strahlung und Erdoberfläche
Fällt elektromagnetische Strahlung auf einen Körper, so wird sie teilweise reflektiert, teilweise absorbiert oder auf den Körper übertragen. Ihre Verteilung ist abhängig von der Wellenlänge der Strahlung sowie Material und Zustand der Körperoberfläche. Die Unterschiede zwischen einzelnen Körpern geben uns die Möglichkeit, diese auf Satellitenbildern zu unterscheiden.
Neben dem Einfallswinkel der Strahlung, hängt die Art und Weise wie ein Objekt Strahlung reflektiert hauptsächlich von der Unebenheit der Oberfläche ab. Hier kann wie folgt unterschieden werden:
- Spiegelnd: Ebene Flächen reflektieren wie ein Spiegel (der Einfallswinkel stimmt mit dem Ausfallswinkel überein)
- Diffus (oder nach dem Lambertschen Gesetz): Unebene Flächen reflektieren gleichmäßig nach allen Seiten
Die meisten Flächen auf der Erde ist weder spiegelnd noch diffus, sondern liegen irgendwo zwischen diesen beiden Extremen.
Die Art der Reflexion hängt von der Unebenheit der Oberfläche und der Wellenlänge der einfallenden Strahlung ab, die die Fläche erreicht. Ist die Wellenlänge kleiner als die Höhenunterschiede der Fläche oder die Objektgröße auf der Fläche, so ist die Reflexion der Fläche diffus.
Diffuse Reflexionen von Flächen auf der Erde sind für die Fernerkundung von besonderer Wichtigkeit, da nur diffuse Reflexionen spektrale Informationen hinsichtlich der Farbe der reflektierenden Fläche aufweisen, im Gegensatz zu spiegelnden Reflexionen (Lillesand, Kiefer 2004).
