Satellitenbilder sicher auswerten

Ein Satellit umkreist die Erde. Ein Sensor ist ein Messgerät, das Strahlung erfasst. Dazu gehören sichtbares Licht, unsichtbare Wärmestrahlung und Mikrowellen. Aus den Messwerten werden Satellitenbilder berechnet.

Passive Sensoren empfangen Strahlung, ohne selbst ein Messsignal auszusenden. Optische Sensoren erfassen unter anderem reflektiertes Sonnenlicht. Wärmebildsensoren erfassen ausgesandte Wärmestrahlung. Radar ist ein aktives Messverfahren: Es sendet eigene Mikrowellensignale aus und misst, was davon zurückkommt. Radar kann auch nachts und durch Wolken beobachten. Welcher Sensor geeignet ist, hängt von der Untersuchungsfrage ab.

Metadaten sind Begleitangaben zum Bild. Prüfe das dargestellte Gebiet, den Aufnahmezeitpunkt, den Sensor, die Blickrichtung, die Auflösung, den Maßstab und die Farbdarstellung. Der Aufnahmezeitpunkt sagt, wann die Messung stattfand. Das Veröffentlichungsdatum sagt, wann das Bild bereitgestellt wurde. Der Maßstab beschreibt das Verhältnis zwischen einer Strecke in der Darstellung und der entsprechenden Strecke am Boden.

Ein Pixel ist ein einzelner Bildpunkt. Die räumliche Auflösung beschreibt, welche Bodenfläche ein Pixel abdeckt. Bei quadratischen Pixeln berechnest du diese Fläche durch Seitenlänge mal Seitenlänge. Dabei steht m für Meter und m² für Quadratmeter: 12\,\text{m} \cdot 12\,\text{m} = 144\,\text{m}^2. Kleinere Bodenflächen je Pixel ermöglichen unter sonst gleichen Bedingungen mehr räumliche Details. Ein kleines Einzelobjekt ist deshalb noch nicht sicher erkennbar: Auch Schatten, ähnliche Messwerte und die Bildqualität spielen eine Rolle.

Prüfe zuerst die Orientierung. Ein Nordpfeil zeigt, in welcher Richtung Norden liegt. Norden muss im Bild nicht oben sein. Beschreibe die Lage mit den Himmelsrichtungen und mit Bezugspunkten, die du im Ausschnitt wiederfindest.

Gehe dann geordnet vor. Die Form beschreibt den Umriss, etwa rund, länglich oder eckig. Ein Muster beschreibt die Anordnung mehrerer Elemente, etwa Reihen oder ein Netz. Die Textur beschreibt, wie eine Fläche durch viele kleine Helligkeits- und Farbunterschiede wirkt, etwa glatt oder körnig. Beschreibe außerdem Größe, Farbe und Nachbarschaft. Für Größenangaben brauchst du einen Maßstab oder passende Messangaben.

Echtfarben nähern die Darstellung dem menschlichen Sehen an. Bei Falschfarben werden Messbereiche anderen sichtbaren Farben zugeordnet. Ein Messkanal erfasst einen bestimmten Bereich der Strahlung. Nahes Infrarot ist unsichtbare Strahlung neben dem roten Bereich des sichtbaren Lichts. Wird dieser Kanal rot dargestellt, steht Rot für seine Messwerte und nicht für die natürliche rote Farbe oder eine Lufttemperatur. Kräftige Pflanzen können dann rot erscheinen. Das belegt keinen Brand. Andere Zuordnungen erzeugen andere Farben. Lies deshalb die Farbangaben oder die Legende, also die Erklärung der verwendeten Farben und Zeichen.

Schatten können Hinweise auf erhöhte Objekte geben. Ihre Länge hängt aber auch vom Sonnenstand ab, also davon, wie hoch die Sonne am Himmel steht. Eine genaue Höhe lässt sich deshalb nicht aus der Schattenlänge allein bestimmen.

Eine Beobachtung beschreibt sichtbare Bildmerkmale. Eine Deutung ordnet diesen Merkmalen eine Bedeutung zu, etwa eine Art von Objekt oder eine Nutzung. Wenn du eine Fläche als Lagerhaus bezeichnest, deutest du ihre Nutzung. Halte Beschreibung und Zuordnung sprachlich auseinander.

Ein einzelnes Merkmal reicht häufig nicht aus. Eine dunkle Fläche kann zum Beispiel Wasser oder Schatten zeigen. Prüfe deshalb mehrere Merkmale: Passen Form, Muster, Textur, Nachbarschaft und Schatten zur vermuteten Bedeutung? Halte mögliche Alternativen fest. Mehrere passende Hinweise können eine Deutung stützen, machen sie aber nicht automatisch sicher.

Nutze zur Prüfung zusätzliche Informationen, die zeitlich und räumlich zum Bild passen. Das können Karten, Messungen oder bereits vorliegende datierte Berichte über den Ort sein. Ein Bericht vom Aufnahmetag, der an derselben Stelle einen Teich beschreibt, stützt die Zuordnung als Wasserfläche. Ein größerer Zoom oder eine veränderte Bildschirmhelligkeit liefert dagegen keine vom Bild unabhängige Information.

Eine Klassifikation ist die Zuordnung von Bildpunkten zu Klassen wie „Wasser“, „Wald“ oder „Dachfläche“. Solche Zuordnungen können Fehler enthalten, etwa durch Schatten, ähnliche Messwerte oder Mischpixel. Auch eine eingefärbte Ergebniskarte ist deshalb zu prüfen. Aus erkannten Dächern lassen sich Einwohnerzahl, Einkommen oder Eigentum nicht direkt ablesen.

Prüfe bei beiden Bildern den Aufnahmezeitpunkt. Für einen nachvollziehbaren Vergleich brauchst du denselben Ausschnitt und eine passende räumliche Zuordnung: Dieselbe Stelle am Boden muss in beiden Bildern wiedergefunden werden. Nutze dafür gemeinsame Bezugspunkte. Unterschiedliche Ausschnitte oder gegeneinander verschobene Darstellungen können Veränderungen vortäuschen.

Prüfe außerdem Jahreszeit, Wolken, Schatten, Sonnenstand, Wasserstand, Sensor, räumliche Auflösung und Farbdarstellung. Vergleiche möglichst ähnliche Bedingungen. Eine feinere Auflösung kann kleine Dächer zeigen, die im älteren, gröberen Bild nicht getrennt erkennbar waren. Ihre bessere Erkennbarkeit belegt noch keinen Neubau. Dafür brauchst du passende Vergleichsaufnahmen oder zusätzliche Belege.

Beschreibe zunächst die sichtbare Veränderung und ihren Ort. Markiere bei einer eigenen Auswertung die betroffenen Flächen und erkläre deine Klassen. Eine veränderte Helligkeit oder Farbe belegt für sich keine dauerhafte Änderung der Nutzung. Jahreszeit, Schatten oder Wasserstand können das Aussehen beeinflussen. Für Ursachen brauchst du zusätzliche Belege.

Wenn du Flächen vergleichst, verwende dieselben Klassendefinitionen. Nenne die Aufnahmezeiten, die Datenquelle, die zugeordneten Klassen und mögliche Fehler. Die Differenz zweier erfasster Flächen beschreibt die Veränderung in dieser Auswertung. Sie ist nicht automatisch eine fehlerfreie Messung der wirklichen Bodenfläche. Anders zugeordnete Randpixel können das Ergebnis verändern. Auch eine größere erfasste Siedlungsfläche belegt keine entsprechend große Zunahme der Einwohnerzahl.