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Lexikon der Geographie: optoelektronische Abtastsysteme

optoelektronische Abtastsysteme, Messeinrichtungen der passiven Fernerkundungssysteme, die Impulse im Bereich des sichtbaren Lichtes und des Infrarot in digitale Daten umsetzen (Sensoren). Man unterscheidet optomechanische Zeilenabtaster von den optoelektronischen Abtastsystemen. Letztere werden als abbildende Spektrometer oder Push Broom Scanner ("Kehrbesen"-Scanner) bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine digitale Zeilenkamera mit einer oder mehreren Sensorzeilen, die aus zahlreichen Einzeldetektoren bestehen, die gleichzeitig einen Geländestreifen quer zur Flugrichtung abtasten. Auslenkungen der Aufnahmerichtung quer zur Bewegungsrichtung der (Satelliten)-Plattform mithilfe eines neigbaren Spiegels bieten die Möglichkeit, stereoskopische Datengewinnung im Across-track-Modus zu gewährleisten (z.B. SPOT). Das schubweise Aufzeichnen ganzer Zeilen gestattet auch die Adaption von nach vorwärts oder rückwärts geneigten optischen Systemen, die eine stereoskopische Datengewinnung im along-track-Modus ermöglichen (z.B. MOMS). Vorteile gegenüber der mechanischen Aufnahmevariante liegen vor allem beim Scanner selbst: Im Gegensatz zum Rotationsscanner tritt kein Verschleiß von mechanischen Bauteilen auf, sind bessere geometrische Eigenschaften der Bilddaten durch eine direkte Zentralprojektion (Zentralperspektive) gegeben und eine variierbare geometrische Auflösung bei der Verwendung entsprechender Objektive ist möglich.
Die optomechanischen Zeilenabtaster sind Rotationsscanner, bei denen ein Spiegel oder Prisma das Gelände mit einer bestimmten Rotationsfrequenz, in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Flughöhe der Plattform streifenweise abtastet. Die Abtastzeilen (Scan-Zeilen) liegen genähert senkrecht zur Flugrichtung (across-track scanning). Die durch das optische System erfasste Strahlung wird durch dichroitische Strahlenteilung in den (optisches Glas durchdringenden) Spektralanteil des sichtbaren Lichts sowie des nahen und mittleren Infrarots und den (an optischem Glas gespiegelten) Spektralanteil des thermalen Infrarots gespalten. Mit einem Dispersionsprisma oder Interferenzgitter werden die sichtbaren und nah- bis mittelinfraroten Strahlungsanteile in verschiedene Wellenlängenbereiche zerlegt, entsprechenden Detektoren zugeführt, dort in elektrische Signale und über einen Verstärker abschließend durch Analog/Digitalwandlung in ein digitales Signal transformiert. Die Nachteile der Datenaufzeichnung mit optomechanischen Scannern sind die Abnutzung der mechanischen Bauteile des Rotationsscanners, eine gestörte Zeilengeometrie durch Panoramaverzerrung und, da sich die Plattform während der mechanischen Rotation des Scanners weiterbewegt, die Zeilenschiefe, d.h. die Scan-Zeilen liegen nicht genau senkrecht zur Flugrichtung (Entzerrung). photographische Aufnahmesysteme, Scanner.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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