Modul 9 - Satellitenmis­sionen - Erderundungssa­telliten - LANDSAT-Missionen - LANDSAT 4, 5 & 6

Diese Erderkundungssatelliten starteten 1982 und 1984 als völlig neu konzipierte Satelliten. Sie umkreisen die Erde auf einer polaren, sonnensynchronen Bahn in 705 km Höhe. Die Plattformen sind dabei um 98° gegen die Äquatorebene gekippt. Bei einer mittleren Bahngeschwindigkeit von 7.5 km/s beträgt die Umlaufzeit Ts = 99 Minuten von Pol zu Pol. Dabei wird die Erdoberfläche in 233 sich seitlich überlappenden Streifen von 185 km Breite gescannt, nach n = 16 Tagen wird ein Gebiet erneut aufgenommen. Eine Bildszene von der Größe Sachsens wird in nur ca. 30 Sekunden aufgenommen.

LANDSAT 4 & 5 haben den von den vorherigen LANDSAT-Missionen bewährten Multispektralabtaster (MSS) und zusätzlich einen neu konzipierten Rotationsabtaster, den so genannten Thematic Mapper (TM), an Bord. Die Satelliten wiegen rund 2000 kg.

Ursprünglicher Bild-Link

TM

Der Thematic Mapper stellt eine technische Weiterentwicklung des MSS dar. Die wichtigsten Verbesserungen sind die Erweiterung des spektralen Auflösungsvermögens auf 7 Spektralkanäle im sichtbaren und infraroten Spektralbereich, die Erhöhung der geometrischen Auflösung auf 30 m Pixelgröße sowie die Einbeziehung eines Thermalkanals (Kanal 6), der jedoch nur mit 120 m Auflösung arbeitet. Bei einer Aufnahme werden nicht mehr nur 6, sondern 16 Zeilen gleichzeitig in einem Abtastvorgang erfasst. 
Aufgrund dieser Verbesserungen und weiterer Fortschritte in der Aufnahme-, Übertragungs- und Vorverarbeitungstechnik sind die TM-Daten den MSS-Daten in jeder Hinsicht überlegen. Die MSS-Daten sind jedoch noch immer von Interesse für großräumige Untersuchungen sowie für die Erfassung von landschaftlichen Veränderungen, da die Daten seit 1972 ununterbrochen aufgezeichnet wurden.

In der nachfolgenden Tabelle sind die technischen Details der 7 Kanäle veranschaulicht.

Kanal-Nr.	Spektralbereich [nm]	Pixelgröße [m]
1	450 - 520	30
2	520 - 600
3	630 - 690
4	760 - 900
5	1550 - 1750
7	2080 - 2350
6	10400 - 12500	120

Um eine Streifenbreite von 185 km zu erreichen, wippt der Spiegel in einem Bereich von ca. 16.5 gon (14.85 °) mit einer Abtastfrequenz von ca. 7 Hz. Diese geringe Abtastfrequenz ist aufgrund der 16 Detektoren pro Kanal möglich. Das Digitalisierungsintervall einer Zeile beträgt 9.611 ms, das entspricht 30 m auf der Erdoberfläche. Da in einer Zeile 6120 Bildpunkte mit 8 Bit = 1 Byte digitalisiert werden, beträgt die aktive Abtastzeit für 185 km 32 ms. Die Datenmenge ist mit 85 Mbit/s ca. 6-mal größer als bei LANDSAT 1 - 3, weshalb keine Zwischenspeicherung, sondern eine ständige Datenübermittlung mittels zweier geostationärer Satelliten stattfindet.

Interessant ist vor allen Dingen der Datenumfang einer TM-Szene. Diese wird innerhalb von ca. 26 sec aufgenommen und für die Weitergabe bzw. Auswertung auf Massenspeicher ausgelagert. Eine korrigierte Szene besteht aus 5965 Zeilen, wobei jede Zeile 6957 Pixel besitzt. Das sind bei 7 Kanälen 7 * 5965 * 6957 * 1 Byte = 291 MB. 

Von LANDSAT 4 werden seit August 1993 keine TM-Daten mehr empfangen. LANDSAT 6 wurde am 5. Oktober 1993 gestartet, erreichte jedoch keine stabile Umlaufbahn.

Abschließend werden die Anwendungsbereiche der einzelnen Kanäle des TM aufgezeigt.

1	Blau	0.45 - 0.52	wird wegen der starken Absorption des Chlorophylls genutzt zur Unterscheidung von Boden und Vegetation, von Laub- und Nadelwald sowie zur Untersuchung von Gewässern wegen der hohen Eindringtiefe in Wasser (Plankton)
2	Grün	0.53 - 0.61	misst die in diesem Spektralbereich vergleichsweise hohe Reflexion von (gesunder) Vegetation an Land und im Wasser
3	Rot	0.63 - 0.69	(Minimum der Grünreflektion) misst die unterschiedliche Chlorophyllabsorption verschiedener Pflanzenarten (-> Unterscheidung von Pflanzenarten); Trennung von Bodentypen, Mineralgehalten
4	Nahes Infrarot	0.78 - 0.90	(Minimum der Chlorophyllreflexion) misst die in diesem Spektralbereich sehr hohe Reflexion gesunder Vegetation -> wird genutzt zur Abschätzung der Biomasse; Erkennung der Küstenlinien wegen geringer Eindringtiefe in Wasser
5	Kurzwelliges Infrarot	1.57 - 1.78	misst den Wassergehalt in Vegetation und Boden; unterschiedliche Reflexion von Schnee und Wolken; durchdringt dünne Wolken; sehr geringe Eindringtiefe in Wasser; hohe Reflexion von Gesteinen; geologische Kartierung
7	Kurzwelliges Infrarot	2.10 - 2.35	misst den Wassergehalt in Vegetation und Boden; geologische und bodenkundliche Anwendungen
6	Thermales Infrarot	10.42 - 11.66	misst die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung -> thermische Kartierung; Schäden und Stress von Vegetation; dringt in die oberste Bodenschicht ein -> Bodenkunde und Geologie

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