Modul 9 - Satellitenmissionen - Erderundungssatelliten - LANDSAT-Missionen - LANDSAT 1, 2 & 3
Bis 1985 waren die LANDSAT-Satelliten die wichtigsten Sensoren der terrestrischen Fernerkundung. Die mit den LANDSAT-Missionen gewonnenen Daten (mehrere Millionen Szenen a 185 x 185 km²) werden in der Land-, Agrar- und Forstwirtschaft, sowie in geologischen, hydrologischen und kartographischen Projekten weiterverarbeitet.
Die ersten 3 LANDSAT-Satelliten wurden von den USA in den Jahren 1972, 1975 und 1978 jeweils in eine 917 km hohe, um 98.2° zur Erdäquatorebene geneigte, polnahe und sonnensynchrone Umlaufbahn gebracht. Die Satelliten hatten eine Umlaufzeit von Ts = 103 min. Nach n = 18 Tagen wurde ein Gebiet erneut aufgenommen. An Bord befanden sich optisch mechanische Abtastsysteme in Form des Multispektral Scanner (MSS) sowie jeweils 3 Return-Beam-Vidicon-Kameras (RBV), die jedoch die an sie gestellten Erwartungen nicht erfüllen konnten. Die Satelliten wogen, bei einer Höhe von 3 m und einem Durchmesser von 1.5 m, rund 950 kg. Auf der folgenden Abbildung ist das Aussehen der LANDSAT 1 - 3 zu erkennen.
Abb.9-1: schematische Darstellung von LANDSAT 1-3 (aus Löffler, 1985)
RBV
Dieses System, bestehend aus drei Vidicon-Röhren-Kameras, welche alle drei das gleiche Objekt im sichtbaren und nahen Infrarot aufnehmen sollten, stellte die Kanäle 1, 2 und 3 dar. Auf den folgenden Abbildungen sind Aufnahmeanordnung und spektrale Charakteristik des RBV zu erkennen.
Abb. 9-2a: Aufnahmeanordnung des RBV (aus Kappas, 1994)
Abb. 9-2b: Spektrale Charakteristik des RBV (aus Kappas, 1994)
Die Bildelementgröße betrug 80 m (30 m bei LANDSAT 3), wobei eine Szene ebenfalls 185 x 185 km² abdeckte.
Das System war im wesentlichen eine TV-Kamera mit Verschluss. In der Bildebene der Kameraoptik war eine hochauflösende Speicherbildröhre, deren Ladungszustand seriell ausgelesen wurde, angeordnet. Die Bildröhren wiesen allerdings eine sehr geringe Stabilität und Zuverlässigkeit auf. Außerdem konnten keine Thermalbilder aufgenommen werden.
MSS
Als zweites System besaßen LANDSAT 1 - 3 jeweils einen Multispektral Scanner (MSS).
Der MSS tastete die Erdoberfläche mit Hilfe eines Rotationsabtasters ab. Dabei wurden gleichzeitig 6 Zeilen in je vier Spektralkanälen (Nr. 4, 5, 6, 7) beobachtet, jeweils zwei Kanäle im sichtbaren Bereich und im nahen Infrarotbereich. Die Strahlung wurde auf 24 Detektoren fokussiert. Damit wurde das Signal / Rauschverhältnis um den Faktor 2.4 verbesserte. Ein einzelnes Bildelement (Pixel) hatte eine Größe von 80 x 80 m². Eine schematische Darstellung der Aufnahme mit dem MSS-System der LANDSAT Satelliten ist auf nachfolgender Abbildung sichtbar.
Abb. 9-3: Aufnahme mit dem MSS-System (aus Albertz, 1991)
LANDSAT 3 besaß weiterhin einen 8. Kanal, welcher die Thermalstrahlung aufnehmen sollte. Dieser fiel jedoch kurz nach dem Start aus. In der nachfolgenden Tabelle sind die technischen Details der 4 relevanten Kanäle veranschaulicht.
|
Kanal-Nr. |
Spektralbereich [nm] |
Pixelgröße [m] |
|
4 |
500 - 600 |
80 |
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5 |
600 - 700 |
|
|
6 |
700 - 800 |
|
|
7 |
800 - 1100 |
Um eine Streifenbreite von 185 km zu erreichen, wippte der Spiegel in einem Bereich von ca. 13 gon (11.7 °) mit einer Abtastfrequenz von ca. 14 Hz. Das Digitalisierungsintervall in einer Zeile betrug 9.958 ms, das entspricht 56 m auf der Erdoberfläche. Da in einer Zeile 3240 Bildpunkte mit 6 Bit digitalisiert werden mussten, betrug die aktive Abtastzeit für 185 km 32 ms. Die Daten (15 Mbit/s) wurden entweder direkt oder nach Zwischenspeicherung zu einer Bodenstation übertragen.
Keiner der LANDSAT-Satelliten der ersten Generation sendet noch Signale, LANDSAT 1 beendete seine Mission am 6. Jan. 1978, LANDSAT 2 am 25. Febr. 1982 und LANDSAT 3 am 31. März 1983.
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