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Lexikon der Geowissenschaften: Geocodierung

Geocodierung, Bildrektifizierung, geometrische Rektifizierung eines digitalen Bildes in bezug auf ein Koordinatensystem, das meist dem Landeskoordinatensystem entspricht, bzw. in bezug auf eine vorgegebene Kartenprojektion. Die mittels Fernerkundungssensoren aufgenommenen Bildelemente müssen so umgeordnet werden, daß die Bildelemente der rektifizierten Bilder im Landeskoordinatensystem angeordnet sind.

Die Methoden der geometrischen Rektifizierung hängen davon ab, ob photographische oder digitale Bilder, von Flugzeug- oder Satellitenplattformen aufgenommen, vorliegen und welche mathematischen Ansätze zur Anwendung kommen. Die Rektifizierung der durch Digitalisierung von Photographien gewonnenen digitalen Bilder erfolgt durch Definition einer Bildmatrix im Landeskoordinatensystem und durch Transformation der Mittelpunkte der Bildelemente im Landeskoordinatensystem in das Bildkoordinatensystem. Die Zuordnung von Grauwerten zu den i.d.R. zwischen den Bildelementmittelpunkten des digitalisierten Bildes liegenden transformierten Mittelpunkten erfolgt über Algorithmen nach dem "Prinizp der nächsten Nachbarschaft" (Nearest-Neighbour-Verfahren), durch bilineare Interpolation oder Interpolation höherer Ordnung. Die Methode der Rektifizierung von originären Scannerbildern wird davon abhängen, ob die Datengewinnung vom Flugzeug oder vom Satelliten aus erfolgt. Nach der Korrektur der Panoramaverzerung und Elimination des Einflusses der Zeilenschiefe ist für jede Bildzeile des optomechanischen Scanners exakte Zentralprojektion hergestellt. Diese Bedingung ist bei zeilenweiser Datengewinnung mit optoelektronischen Scannern erfüllt. Die nichtparametrische Rektifizierung stellt die Beziehung zwischen dem Scannerbild und dem rektifizierten Bild im Landeskoordinatensystem durch einen zweidimensionalen Interpolationsansatz her, dessen Koeffizienten aus Paßpunkten ermittelt werden. In einer ersten Stufe wird durch ebene Ähnlichkeitstransformation oder Affintransformation ein näherungsweiser Zusammenhang zwischen Bildkoordinaten und (zweidimensionalen) Landeskoordinaten hergestellt. In einer zweiten Stufe werden die an den Paßpunkten auftretenden Residuen durch Polynominterpolation (Polynomentzerrung) für jede Koordinatenrichtung oder durch Interpolation nach kleinsten Quadraten weitgehend minimiert. Die nichtparametrische Rektifizierung wird v.a. für die Geocodierung von Scannerbildern, die von Satellitenplattformen aus aufgenommen werden, benutzt.

In der Regel werden vom Flugzeug aus aufgenommene Scannerbilder zufolge niedriger Flughöhen und Geländehöhenunterschieden unter Einbeziehung von Parametern der Flugbahn zu rektifizieren sein. Dieser parametrische Ansatz beruht auf der Bestimmung von Querneigung dω, Längsneigung dφ, Kantung dκ und Koordinaten des Projektionszentrums X0, Y0 und Z0 pro Bildzeile mittels Paßpunkten. Geeignete Algorithmen, die auf ausreichende Korrelation der äußeren Orientierungselemente innerhalb einer Folge von Bildzeilen aufbauen, werden durch die Methode der Differenzengleichungen oder die Methode der Polynomapproximation bereitgestellt. Generell bedarf es im Falle der parametrischen Rektifizierung auch der Kenntnis von Geländehöhen in dem definierten X,Y-Raster im Landeskoordinatensystem. Damit ist die Anwendung dieser Methode der Rektifizierung nur bei Vorhandensein eines digitalen Geländemodelles möglich.

Die geometrische Rektifizierung von Radaraufnahmen wird im Falle geringer Höhenunterschiede nach Umwandlung von Schrägentfernungen in Grundrißentfernungen mittels nichtparametrischer Rektifizierung durchgeführt. Geringe Höhenunterschiede verursachen jedoch im Radarbild bereits große Bildversetzungen, so daß auch in diesem Fall die Nutzung eines digitalen Geländemodelles unerläßlich ist. Im allgemeinen erfolgt die Geocodierung von Radarbildern nach der Methode der parametrischen Rektifizierung, die in etwas abgewandelter Form dem Ansatz bei der geometrischen Rektifizierung von Scannerbildern entspricht. [EC]

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