Missionen

Der Stuttgarter Adler wird vom IRS für eine Reihe von Fernerkundungsmissionen eingesetzt. Diese umfassen die Bestimmung der bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion sowie die Erfassung von Umweltdaten.

BRDF Messung

Die Hauptaufgabe des Stuttgarter Adler besteht aus einem Experiment zur Bestimmung der bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion (BRDF). Diese Funktion beschreibt die Reflexionseigenschaften einer Oberfläche in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels des Beobachters, sowie des Einfallswinkels der auf die Oberfläche einfallenden Strahlung. Die Kenntnis der BRDF ist für eine Vielzahl von Anwendungen von Bedeutung, beispielsweise zur Verarbeitung von Satelliten- oder Luftaufnahmen die unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen aufgenommen wurden, oder zur Klassifizierung von Bodengebieten. Das am IRS geplante Forschungsvorhaben soll weitere BRDF-Daten aus unterschiedlichen Höhen in der Atmosphäre ermitteln, sowie neue Kenntnisse über den Einfluss der Atmosphäre auf die BRDF liefern.

Um die BRDF in verschiedenen Höhen in der Atmosphäre bestimmen zu können, sollen Messungen von drei unterschiedlichen Plattformen durchgeführt werden. Die oberste Etage soll dabei der Kleinsatellit Flying Laptop bilden, der derzeit am IRS im Rahmen des Stuttgarter Kleinsatellitenprogramms entworfen und gebaut wird. Die unterste Etage des Experiments wird durch ein Bodenmessgerät realisiert, das derzeit im Rahmen einer Dissertation aufgebaut wird.Als mittlere Etage soll der Stuttgarter Adler eingesetzt werden, um Messdaten in einer Flughöhe von ca. 300 m aufzuzeichnen.

Zur Gewinnung der Messdaten soll das Flugzeug Kreisbahnen über dem Messgebiet fliegen und dabei Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln aufzeichnen. Da der Einfallswinkel der Sonne ein entscheidender Faktor der BRDF darstellt, muss jede Messreihe in einem Zeitraum von ca. 20 Minuten abgeschlossen sein. In dieser Zeit ändert sich der Sonnenstand in einem für die Messgenauigkeit akzeptablen Rahmen. Eine solche Messreihe kann für verschiedene Sonnenstände durchgeführt werden.

In der vorgesehenen Flughöhe von 300 Metern werden die Kameras einen Bildausschnitt von ca. 100 x 100 Metern erfassen. Als Zielgebiet für diese Messung soll ein möglichst flaches Gebiet mit einer Ausdehnung von nicht mehr als 10 x 10 Metern gewählt werden. Dies lässt innerhalb des Sichtfeldes noch genügend Spielraum zur Orientierung der Aufnahmen.

Um ein für die Fernerkundung nutzbares Ergebnis zu erhalten, muss der gesamte Messaufbau, insbesondere die Kameras, kalibriert werden. Hierbei ist zwischen einer geometrischen Kalibration, also der Ausrichtung der Komponenten, sowie einer radiometrischen Kalibration zu unterscheiden. Da die von den Kameras gelieferten Daten nur einen Helligkeitswert darstellen, müssen diese Daten mithilfe eines Kalibrationsdatensatzes in radiometrische Strahldichten umgerechnet werden. Diese Kalibrationsdaten können in einem Labor am IRS unter Verwendung einer homogenen Strahlungsquelle, wie z.B. einer Ulbrichtkugel, gewonnen werden.