Vorlesung LMU

 Verfahren und Systeme der Mikrowellenfernerkundung

Vorlesung am Department I, Geographie, 
 Fakultät für Geowissenschaften
der Ludwig-Maximilians-Universität München 

Studiengang:

Natürliche Systeme und Nachhaltigkeit – Monitoring, Modellierung und Management

Wintersemester 2014/2015

Wolfgang Keydel

 

DLR Oberpfaffenhofen, Institut für Hochfrequenztechnik & Radarsysteme,  D-82230 Wessling, Germany
Korrespondenz Addresse: Mittelfeld 4., D-82229 Hechendorf, Germany
Tel.:+49-8152-980 523, Fax:+49-8152-980 525
e-mail: wolfgang@keydel.com 

In der ersten Dekade des 21. Jahrhunderts hat Mikrowellenfernerkundung zunehmend an Bedeutung gewonnen; die Anzahl der in dieser Zeit realisierten Mikrowellensysteme auf Flugzeugen und Satelliten spricht eine deutliche Sprache. Beispiele dafür sind unter anderem: die Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) der USA, Deutschlands und Italiens (2001), der ENVISAT der ESA mit SAR, Altimeter und Mikrowellenradiometern (2002), das deutsche TerraSAR (2007) mit Tandem-X (2010), das deutsche SAR-Lupe-System (2007), Kanadas RadarSAT 2 (2007), das ALOS-SAR-System Japans (2006) sowie SMOS, der Mikrowellenradiometrie-Satellit der ESA (2008) sowie die innovativen Flugzeugsysteme des DLR. An Konzept, Aufbau, Betrieb und Einsatz der genannten Satellitensysteme war und ist das DLR maßgeblich beteiligt.

Die Vorlesung
stellt phyikalische Grundlagen und Eigenschaften von Mikrowellensytemen auf Satelliten und Flugzeugen an Hand von realen Einsatz-Ergebnissen  der genannten Fernerkundungssyteme vor. Übergeordnete Zielsetzung ist dabei die Darstellung ihrer Funktionsweise im Einklang mit speziellen Anwendungsmöglichkeiten in der Fernerkundung.
 
Inhalt der Vorlesung
  • Eigenschaften Elektromagnetischer Wellen isbesondere im Hinblick auf Frequenzbereiche, Polarisation, Kohärenz, Reflexion, Streuung sowie damit verbundene Messmöglichkeiten zur Anwendung in der Fernerkundung.
  • Terminologie der Fernerkundungstechnik wie z.B. Spektrum, Bandbreite, Auflösung, Messgenauigkeit, Speckle, dezi-Bel etc.
  • Grundlegende Prinzipien und Messgenauigkeiten von speziellen Radar- und Mikrowellenradiometrie-Systemen wie z.B. Seitensichtradar, Synthetic Aperture Radar, Radar-Altimeter, Mikrowellenradiometer, Interferometer etc..
  • Besonderheiten in Radarbildern wie z.B. Mehrdeutigkeiten, Verzerrungen, Bewegungsfehler, Speckle etc..
  • Eigenschaften aktueller Mikrowellen-Fernerkundungssysteme  für spezielle Anwendungen wie z.B.  Objektklassifizierung, digitale Geländemodelle, Hydrologie, Verkehrsbeobachtung, Landschafts- & Stadtplanung, Biomassenbestimmung, Katastrophenmanagement, etc..
 Lernziele der Vorlesung
 

Vermittlung grundlegender Kenntnisse zur fachlichen Qualifikation der Hörer:

  • Neue Literatur zur Mikrowellen-Fernerkundung verstehen,mit Verständnis den Präsentationen auf einschlägigen Konferenzen folgen und diese  beurteilen, 
  • eigene wissenschaftliche Arbeiten durchführen,
  • Praktika in entsprechenden Organisationen und Firmen zum Nutzen sowohl des Praktikanten als auch der Organisation absolvieren,
  • Basis für eine optimale, möglichst geringe Einarbeitungszeit bei Eintritt ins Berufsleben schaffen.
Präsentationen und Manuskripte zur Vorlesung
1. Vorlesungseinfuehrung

2. Eigenschaften Elektromagnetischer Wellen 
2.1.Darstellung
Elektromagnetischer Wellen
2.2 Eigenschaften
Elektromagnetischer Wellen
2.3 Fernerkundung mit Elektromagnetischen Wellen
2.1  Darstellung und Eigenschaften Elektromagnetischer Wellen  (Präsentation)
2.2 Verfahren, Sensoren und Komponeneten zur Mikrowellenfernerkundung (Präsentation)   
Ergänzungen zu den Päsentationen
Zur Eindringtiefe von EMW
Die Dieletrizitätskonstante
Zum Reziprozitaetstheorem 
Ergänzungen zur Mathematik:
    Komplexe Zahlen
    Eulersche Formel
Eulersche Formel 
Manuskript W.KeydeElektromagnetische Wellen (auch in DOWNLOADS)
Fragen zumVerständnis
Grundlagenfragen zum Verständnis von Kap. 2.1.
Antennenfragen

3. Mikrowellenradiometrie  
   3.1 MW-Radiometrie Präsentation(nr.23. in Downloads, 3MB)  
   3.2 Mikrowellenradiometrie-Manuskript (2 MB)
   3.
  Radiometriefragen zum Verständnis

4. Grundlagen des Radars
   
4.1 Radargrundlagen, Präsentation (10MB)
    4
.2 Eigenschaften der Radarinformation, Manuskript
    4.3 
Radarfragen zum Verständnis

5. Radar mit Synthtetischer Apertur (SAR)
  
 5.1 SAR - Grundlagen und Besonderheitenin Radarbildern, (10 MB),  Präsentation
   
5.2 Basic Principles of SAR,  
   
5.3 SAR - Pecuarities, Ambiguities and Constraints, Manuskript
    5.4 SAR  Bildbesonderheiten
    5.5 SARfragen zum Verständnis

6. Radar-Interferometrie
     6.1 Normal and Differential SAR Interferometry (8.Manuskript in Downloads)
     6.2 Normal SAR Interferometrie (Präsentation 6 MB)
     6.3 Differential SAR Interferometrie (Präsentation 4 MB)
     6.4
Interferometriefragen zum Verständnis

7. Radar-Polarimetrie
     7.1 Polarimetrie-Grundlagen (Präsentation)
    
7.2 Polarimetrie-Beispiele (Präsentation)
     7.3 Polarimetriefragen zum Verständnis

8.TerraSAR- und Tandem-X
     8.1 TerraSAR-X
     8.2 Tandem-X
     8.3 TerraSAR-Tandem-Examples

9. Nutzung
    9.1 Nutzungsfragen zum Verständnis

10. Radar Altimetrie 
    Radar Altimetry (Präsentation 4,6MB)

10. Nutzung und Anwendung  


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