Landsat 7: Beispiel zur Analyse von Falschfarbenbilder

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Folgendes Falschfarbenbild wird hier zur Demonstration bearbeitet. Ziel ist es, die Farbgebung zu entschlüsseln: Welche Farbe trägt welche Information?

Charakteristika des Satellitenbildes:
Band 3 – roter Spektralbereich: blauer RGB-Kanal,
Band 4 – nahes Infrarot: roter RGB-Kanal,
Band 5 – kurzwelliges Infrarot: grüner RGB-Kanal.

Des Weiteren ist der panchromatische Kanal zur digitalen Bildverbesserung überlagert. Zusätzlich wurden die Tonwerte korrigiert und die Sättigung erhöht, um eine bessere Farbgebung zu erzielen:

Im ersten Schritt markiert man im Photoshop mit einem geeigneten Werkzeug ("Lasso", "Zauberstab") die Fläche mit der Farbgebung, die zu interpretieren ist:

Im zweiten Schritt lässt man mit dem Befehl "Bild" > "Histogramm" die Tonwertverteilung der einzelnen RGB-Kanäle berechnen. Damit erhält man den Reflexionsgrad jedes einzelnen Bandes in dem jeweiligen RGB-Kanal (s. oben):

                       
Tonwertverteilung Rot: 122,09   Tonwertverteilung Grün: 55,79   Tonwertverteilung Blau: 4,09

Daraus ergibt sich der Farbton:   

Im dritten Schritt kommt man zu einer Interpretation der Werte. Eine hohe Tonwertverteilung entspricht einer hohen Reflexion. Also:

Im roten Kanal ist das Band 4 (nahes Infrarot) eingefügt. Hier haben wir eine mittlere Tonwertverteilung. D.h. die Wellen des nahen Infrarots wurden nur mittelstark von der Oberfläche reflektiert. Aus den Eigenschaften der Wellen wissen wir, dass diese Wellen stark von Chlorophyll reflektiert werden. Eine mittelhohe Reflektion bedeutet also, dass in diesem Objekt in mittlerem Maß Chlorophyll vorhanden ist.

Im grünen Kanal ist das Band 5 (kurzwelliges Infrarot) eingefügt. Hier haben wir eine niedrige Tonwertverteilung. D.h. die Wellen des kurzwelligen Infrarots wurden fast gar nicht reflektiert. Aus den Eigenschaften der Wellen wissen wir, dass diese Wellen trockene Böden und Vegetation stark reflektieren. Eine niedrige Reflektion bedeutet dementsprechend, dass dieses Objekt viel Wasser enthält.

Im blauen Kanal ist das Band 3 (rotes Licht) eingefügt. Hier haben wir eine sehr niedrige Tonwertverteilung. D.h. die Wellen des roten Lichtes wurden gar nicht reflektiert. Aus den Eigenschaften der Wellen wissen wir, dass die Wellen stark von Objekten mit grüner Färbung absorbiert werden. Gar keine Reflektion bedeutet also, dass das Objekt von unserem Auge als grün wahrgenommen wird.

Also: Das Objekt hat einen mittleren Chlorophyllgehalt, eine hohe Feuchtigkeit und erscheint unserem Auge grün
Diese Eigenschaften sprechen für einen Wald. Bei weiteren Überlegungen lässt sich sagen, dass es sich um einen Nadelwald handeln muss, da Laubwälder einen höheren Chlorophyllanteil besitzen.

Mit anderen Objekten verfährt man ähnlich. Auch Farben anderer Falschfarbenbilder (mit anderen Bandkombinationen) kann man ebenso deuten. 

Hier eine größerformatige Ansicht (mit Ortsnamen) und eine Interpretation sämtlicher Farbgebungen dieses Satellitenbilds.

Verwendete Programme:
Photoshop CS

Fabian Mumme
Juni 2007

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Dr. Heribert Becker