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Landsat mosaic based on pixel statistics
Landsat mosaic based on pixel statistics

Arktis-Mosaik und die Neubetrachtung von Farben

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Anknüpfend an den vorherigen Beitrag hier mehr Beispiele für die Anwendung von Pixel-Statistik-Methoden auf Landsat- und Sentinel-2-Daten und wie dies dabei helfen kann, bessere Farben zu produzieren.

Ich hatte bereits früher mal erwähnt, dass hinsichtlich der Spektralbänder für realistische natürliche Farben Landsat eine deutlich bessere Basis liefert als Systeme mit niedriger Auflösung wie MODIS oder Sentinel-3 und dass von Landsat 7 und EO-1 über Landsat 8 zu Sentinel-2 ein merklicher Trend der Verschlechterung festzustellen ist hinsichtlich der Eignung der Daten für die präzise Farb-Reproduktion.

Spektralbänder gängiger Erdbeobachtungs-Satelliten mit offenen Daten im sichtbaren Bereich

Diese Einschätzung basiert auf den spektralen Empfindlichkeits-Verläufen und lässt sich praktisch auf Grundlage einzelner Bilder nur recht schlecht demonstrieren, denn die Unterschiede in den Betrachtungs-Bedingungen sind meist groß im Vergleich zu den Unterschieden in den Farben aufgrund verschiedener spektraler Empfindlichkeiten.

Ich habe jetzt ein Mosaik auf Grundlage von Pixel-Statistik-Methoden (die ich im vorherigen Beitrag thematisiert habe) produziert, welches einen größeren Bereich abdeckt und durch Vergleich mit dem „Green Marble“-Bild auf MODIS-Grundlage kann ich damit den Effekt der unterschiedlichen Spektralbänder deutlich besser demonstrieren. Die verwendeten Bilddaten stammen für die Landflächen von Landsat 7, Landsat 8 und Sentinel-2 und das „Green Marble“-Bild dient als Hintergrund für die Wasserflächen. Die Daten-Basis ist nicht extrem umfangreich so dass es auch einige Unterschiede in den Farben aufgrund unvollständiger Konvergenz des Verfahrens gibt. Aber man sieht dennoch sehr gut die grundsätzlichen Farb-Unterschiede im Vergleich zum MODIS-Mosaik.

Arctis-Mosaik auf Basis von Landsat- und Sentinel-2-Bildern

Green Marble zum Vergleich

Der offensichtlichste Unterschied ist, dass das Green-Marble-Bild auf MODIS-Grundlage nur sehr selten wirkliche Grau-Töne zeigt. Die meisten Bereiche, die im Landsat/Sentinel-2-Mosaik grau sind, erscheinen bei der „Green Marble“ in Rot-und Braun-Tönen. Das ist das Ergebnis der schmalen Spektralbänder beim MODIS-Instrument, insbesondere was den Grün-Kanal angeht. Graue Farben bedeuten, dass die Reflexion mehr oder weniger identisch in allen drei Empfindlichkeitsbereichen des menschlichen Auges ist. Dies bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass die Reflexion auch völlig konstant über den gesamten sichtbaren Bereich ist. Falls sie dies nicht ist führt das meist dazu, dass der Sensor für eine Fläche, die das menschliche Auge als farbneutral wahrnimmt, eine nicht neutrale Farbe registiert. Auch der umgekehrte Fall ist möglich, aber sehr viel unwahrscheinlicher.

Moskau auf Grundlage von Landsat-Pixel-Statistik

Moskau auf Basis der „Green Marble“

Werchojansker Gebirge auf Grundlage von Landsat-Pixel-Statistik

Werchojansker Gebirge auf Basis der „Green Marble“

Das gezeigte Arktis-Mosaik ist übrigens meinem Kenntnisstand nach das erste vollständige Mosaik der Arktis in natürlichen Farben mit einer Auflösung besser als MODIS. Ich möchte keine tatsächliche Auflösung spezifizieren aufgrund der im vorherigen Beitrag diskutierten Grenzen der Pixel-statistischen Methoden. Das Ganze ist bearbeitet in einem 30m-Gitter (entsprechend der multispektralen Auflösung bei Landsat). Natürlich bieten meine regionalen Zusammenstellungen wie jene von Grönland und von Skandinavien eine deutlich höhere Auflösung, sie sind jedoch auch teurer in der Produktion.

Grönland-Beispiel aus dem Arktis-Mosaik auf Grundlage von Landsat und Sentinel-2-Daten

Das selbe Gebiet auf Basis des Landsat-Mosaiks von Grönland

Das selbe Gebiet auf Basis der „Green Marble“

Neben der Arktis hab ich auch eine vollständige Abdeckung von Europa produziert, jedoch bis jetzt nicht darüber hinaus. Wer interessiert ist an anderen Gegenden kann mich aber gerne kontaktieren.

Europa-Mosaik auf Grundlage von Landsat- und Sentinel-2-Daten

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