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Über mangelnden Fortschritt in der Qualität von Satellitenbild-Visualisierungen

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Satellitenbilder und ihre Verwendung haben in den letzten Jahren stark an Popularität zugenommen. Es gab bereits eine frühere Welle der Popularisierung von Satellitenbilder im Zusammenhang mit der Einführung und Verbreitung von Satellitenbild-Ebenen in beliebten Kartendiensten im Internet im Zeitraum von ungefähr 2005 bis 2010. Hierdurch wurden zum ersten Mal eine größere Zahl von Menschen mit Satellitenbildern als Informationsquelle und als Mittel der Orientierung und nicht nur als einer Form anekdotischer Fotos vertraut gemacht.

Was ich hier diskutieren möchte ist jedoch eine jüngere Entwicklung, im Verflauf in etwa der letzten fünf Jahren – also ungefähr zehn Jahre nach dieser ersten Welle. Im Gegensatz zur ersten Popularisierungs-Welle, welche primär in einer informellen Nutzung von Bildern bestand, bezieht diese zweite Welle insbesondere auch mehr oder weniger ernsthafte aktive Nutzungen mit ein – durch sowohl berufliche Nutzer als auch Amateure mit einem breiten Spektrum von Hintergründen (größtenteils nicht mit Bildbearbeitungs- oder Erdbeobachtungs-Bezug). Angetrieben wird diese zweite Popularisierungs-Welle vor allem durch die Werbung und PR-Maßnahmen von Satelliten-Betreibern – sowohl Privat-Unternehmen als auch öffentliche Institutionen – welche diese betrieben, um Interesse an der Nutzung ihrer Produkte und Dienste zu wecken. Ergänzt wir dies durch die Anbieter von Cloud-Diensten, welche versuchen, zahlende Kunden für Anwendungen im Bereich der Satellitenbild-Verarbeitung anzuziehen.

Manche mögen mit meiner Beschreibung von zwei getrennten Wellen der Popularisierung on Satellitenbildern nicht einverstanden sein und eher einen kontinuierlichen Trend diagnostizieren, Ich sehe jedoch eine deutliche Zeit der Stagnation in der Popularisierung zwischen diesen Phasen und ich habe diese Branche aktiv über den gesamten diskutierten Zeitraum beobachtet – habe also ein recht gutes Bild von der Entwicklung.

Wie auch immer – worüber ich hier schreiben möchte ist nicht so sehr diese zwei Wellen der Popularisierung on Satellitenbildern, sondern wie sich die allgemeine Qualität von Visualisierungen auf Grundlage von Satellitenbildern über diesen Zeitraum entwickelt hat. In der Leistungsfähigkeit der Bildsensoren von Satelliten hat es über die Jahre massive Verbesserungen gegeben – ich habe über viele Beispiele davon im Detail geschrieben. Interessanterweise fand diese Entwicklung weitgehend parallel zu einer vergleichbaren (und technisch verwandten) Entwicklung bei digitaler Foto-Technik für die Fotographie am Boden statt. Um den Punkt, den ich in Bezug auf die Satellitenbild-Visualisierung machen möchte, zu illustrieren, hier ein kurzer Exkurs zu den Entwicklungen in der Technik der digitalen Fotographie im ungefähr selben Zeitraum.

Seit den Anfängen der digitalen Fotografie für den breiteren Markt Ende der 1990er-Jahre hat sich die Sensor- und Kamera-Technik in diesem Bereich ähnlich wie bei Satellitenbild-Sensoren in der Qualität massiv verbessert. Und bei der Verwendung der Bilddaten, welche diese Kameras produzieren, fand eine ähnliche Entwicklung statt. Und ich spreche hier nicht über die Entwicklung von Methoden, welche von einer kleinen Elite von Experten eingesetzt werden, ich spreche hier über Mainstream-Fotografie- und Bildbearbeitungs-Techniken, welche vielen Fotografen zur Verfügung stehen und von ihnen praktisch verwendet werden. Auf Grundlage dieser Entwicklungen sowohl in der Sensor- und Kamera-Technologie als auch in der Bildbearbeitungs-Methodik kann heute selbst die Kamera eines billigen Mobiltelefons aus dem Stand Bilder produzieren, welche professionelle Fotografen mit der neusten und besten Ausstattung in den frühen 2000er Jahren neidisch gemacht hätten. Und mit etwas rudimentärem Lernen und Training bei der Verwendung breit verfügbarer Werkzeuge und Techniken (entweder in der Kamera oder als Nachbearbeitung) kann man demgegenüber recht einfach die Qualität von Visualisierungen auf Grundlage fotografischer Bilddaten, wenn man so möchte noch einmal deutlich verbessern.

Beispiel für das technische Qualitäts-Niveau und die Leistungsfähigkeit von digitaler Fototechnik von ~2005 mit niedrigem Dynamik-Umfang, starkem Rauschen und schlechter Farbwiedergabe

Beispiel für das technische Qualitäts-Niveau und die Leistungsfähigkeit von digitaler Fototechnik von ~2005 mit niedrigem Dynamik-Umfang, starkem Rauschen und schlechter Farbwiedergabe

Out-of-the-box-Bild einer heutigen Mobiltelefon-Kamera (Modell von 2020), welches sehr guten Dynamik-Umfang, niedriges Rauschen, und eine sehr akzeptable Farbdarstellung zeigt (welche sich mit verfügbaren größeren Bildsensoren noch einmal deutlich verbessern lässt).  Kombiniert mit einer gleichermaßen sehr soliden automatischen Visualisierung für die Darstellung auf sRGB-Bildschirmen.

Out-of-the-box-Bild einer heutigen Mobiltelefon-Kamera (Modell von 2020), welches sehr guten Dynamik-Umfang, niedriges Rauschen, und eine sehr akzeptable Farbdarstellung zeigt (welche sich mit verfügbaren größeren Bildsensoren noch einmal deutlich verbessern lässt). Kombiniert mit einer gleichermaßen sehr soliden automatischen Visualisierung für die Darstellung auf sRGB-Bildschirmen.

Kommen wir zurück zu den Satellitenbildern – wie dargelegt spiegelt sich die technische Entwicklung der Sensor- und Kamera-Technik für Aufnahmen am Boden weitgehend in der technischen Entwicklung satellitenbasierter Kamera-Technologie. In der Datenverarbeitung und Visualisierungs-Technik jedoch, welche in der Breite der populären Anwendung zum Einsatz kommt, ist dies nicht der Fall. Seit mindestens dem Start von Landsat 8 im Jahr 2013 – welcher einen erheblichen Schritt vorwärts markiert, was die Qualität offener Satellitendaten betrifft, kombiniert mit einer Verfügbarkeit von Daten in größerem Volumen – bin ich erstaunt darüber, wie sehr die Technologie und Raffinesse in Bearbeitungs-Methoden für die Visualisierung von Satellitenbild-Daten stagniert oder sich teils sogar zurückentwickelt. Ich habe darüber bereits in konkreten Fällen geschrieben, welche die Qualität der zugrunde liegenden Daten massiv unterrepräsentieren. Dies ist jedoch nur ein Einzelbeispiel für ein deutlich breiteres Phänomen.

Mittelmäßige Visualisierung mit überbelichteten Farben und strukturlosen Schatten, welche die Qualität der zugrunde liegenden Daten nicht angemessen wiedergibt

Mittelmäßige Visualisierung mit überbelichteten Farben und strukturlosen Schatten, welche die Qualität der zugrunde liegenden Daten nicht angemessen wiedergibt

Bessere Visualisierung der selben Daten

Bessere Visualisierung der selben Daten

Das bemerkenswerte daran ist, dass es sich offensichtlich nicht um ein Problem fehlender Innovation handelt, denn die Innovationen, die hier nicht verwendet werden, obwohl sie bessere Visualisierungen ermöglichen könnten, sind ja im Bereich der Fotografie bereits entwickelt worden und finden dort breite Verwendung.

Ein Großteil der vielen Menschen, welche derzeit mit Satellitenbild-Daten arbeiten und welche Stolz Visualisierungen als Illustrationen ihrer Expertise in diesem Bereich präsentieren, arbeiten dabei unter Verzicht auf viele der der grundlegendsten technologischen und methodischen Innovationen, welche im Verlauf der letzten zwei Jahrzehnte für die Visualisierung digitaler Bilddaten in der Fotografie entwickelt worden sind und welche heute routinemäßig auf jedem Telefon verfügbar sind.

Schlechte Visualisierung der jüngsten Aktivitäten des Ätna auf Grundlage von Sentinel-3-OLCI-Daten mit verzerrten Farben und unnatürlichem Abschneiden der hellen Farbtöne

Schlechte Visualisierung der jüngsten Aktivitäten des Ätna auf Grundlage von Sentinel-3-OLCI-Daten mit verzerrten Farben und unnatürlichem Abschneiden der hellen Farbtöne

Konsistentere Visualisierung der selben Daten, welche ein ausgeglicheneres und präziseres Bild der Situation vermittelt

Konsistentere Visualisierung der selben Daten, welche ein ausgeglicheneres und präziseres Bild der Situation vermittelt

Man könnte also für viele der sehr mittelmäßigen Visualisierungen, die man diese Tage so auf sozialen Medien wie auch ernsthafteren Kanälen findet, gewissermaßen sagen: Die 1990er Jahre haben angerufen, sie möchten ihre grässlichen verzerrten Farben und überbelichteten JPEGs zurück.

Was die Gründe für das beschriebene Phänomen angeht – ein Großteil rührt vermutlich daher, dass viele Leute Satellitenbilder nicht als Fotos wahrnehmen, sondern als eine abstraktere Darstellungs-Form.

Der Grund, weshalb selbst in den billigsten Segmenten des Marktes der digitalen Fotografie über die letzten zwei Jahrzehnte ein kontinuierlicher Konkurrenz-Druck herrschte für Verbesserungen in der technischen Qualität der Bilder, liegt darin begründet, dass Nutzer dieser Geräte und der damit verbundenen Software die Qualität beurteilen und bewerten und dazu auf Grundlage des direkten Vergleiches mit der unmittelbaren Beobachtung des fotografierten auch in der Lage sind. Das gilt jedoch nicht gleichermaßen für Satellitenbilder. Um es ganz einfach auszudrücken: Leute gehen bei der Betrachtung von Visualisierungen von Satellitenbild-Daten von Vorneherein davon aus, dass diese in vielen Aspekten nicht mit ihrer persönlichen Erfahrung bei der Betrachtung des dargestellten Gebietes übereinstimmen oder dazu kompatibel sind. Deshalb sind sie eher geneigt, schlecht gemachte Visualisierungen von Satellitenbild-Daten zu akzeptieren.

Das bedeutet jedoch nicht, dass die meisten Leute nicht in der Lage sind, Qualität bei der Satellitenbild-Visualisierung zu würdigen, wenn sie mit dem Unterschied wie in den oben gezeigten Beispielen konfrontiert werden. Wer also derartige Visualisierungen mit dem Anspruch und der Ambition von Exzellenz produziert, zeigt dadurch vor Allem auch Respekt vor den Bedürfnissen des Betrachters ohne dass dieser dafür diese Bedürfnisse als Forderungen artikulieren muss.

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