Landsat

Landsat-1,2,3

Landsat-4,5

Landsat-6,7

Landsat-Bilddatensatz einer Wüste.

Die Landsat-Satelliten sind eine Serie von zivilen Erdbeobachtungssatelliten der NASA zur Fernerkundung der kontinentalen Erdoberfläche sowie der Küstenregionen. Sie dienen hauptsächlich der Kartierung natürlicher Ressourcen und der Erfassung von Veränderungen, welche durch natürliche Prozesse und menschlichen Handelns verursacht werden. Seit 1972 sind sieben Satelliten (davon ein Fehlstart) dieser Serie gestartet worden, die sich auf drei Baureihen verteilen. Die Fernerkundungsplattform zeichnet mit verschieden Sensoren sogenannte Fernerkundungsdaten auf.

Das Landsat-Programm findet seinen Ursprung zu der Zeit der Apollo Mondlandungsmissionen in den 1960iger Jahren, wo zum ersten Mal Bilder der Erdoberfläche aus dem Weltraum gemacht wurden. 1965 machte der damalige Direktor der U.S. Geological Survey (USGS), William Pecora, den Vorschlag, ein Fernerkundungssatelliten Programm in die Welt zu rufen, um somit Daten über die natürlichen Ressourcen der Erde zu erhalten. Im selben Jahr begann die NASA mithilfe von Instrumenten, die auf Flugzeugen platziert wurden, mit der methodischen Fernerkundung der Erdoberfläche. Im Jahr 1970 erhielt die NASA schließlich die Erlaubnis zum Bau eines Satelliten. Bereits zwei Jahre später wurde Landsat 1 gestartet und konnte mit der Fernerkundung beginnen.

Der Landsat 3 im Reinraum

Satelliten-Starts

Zeitleiste des Landsat Programms

• 1972 startet der auf Basis eines Nimbus-Wettersatelliten entwickelte "Earth Resources Technology Satellite-1 (ERTS-1)", 1975 wird er in Landsat-1 umbenannt. Instrumente: RBV (Return Beam Vidicon) und MSS (Multispectral Scanner). 1978 geht er außer Betrieb.
• 1975: Landsat-2 startet mit den gleichen Instrumenten. 1983 außer Betrieb.
• 1978 startet Landsat-3. RBV panchromatisch statt multispektral, MSS mit Thermalband, 1983 außer Betrieb.
• 1982: Landsat-4 mit MSS und TM (Thematic Mapper), wegen Problemen vorgezogener Start von Landsat-5, 1987 außer Betrieb.
• 1984: Landsat-5 mit MSS und TM. Seit ca. 2004(?) keine Bilder mehr von Afrika und Südamerika. Von 26. Nov. 2005 - Jan. 2006 Probleme mit dem Stellmotor für die Sonnenpanele.
• 1986: Mit dem französischen Spot (Satellit) bekam die LANDSAT-Serie erstmals Konkurrenz durch einen weiteren zivilen Betreiber von Erderkundungssatelliten. LANDSAT 5-Aufnahmen kosteten 1986 ca. 80 bis 500 US-Dollar.
• 1993: Landsat-6 mit ETM, ging beim Start verloren.
• 1999: Landsat-7 mit ETM+ (Enhanced Thematic Mapper), seit Ende 2003 mit deutlich verringerter Bildqualität, weil der Scan Line Corrector ausfiel.
• 2001: Der experimentelle Nachfolgesensor ALI wird gestartet.
• 2008: Planungen für einen Start der Landsat Data Continuity Mission (LDCM) (zur Zeit Diskussion über Finanzierung und Ausstattung)

Landsat-1 bis 5 und 7 wurden mit Delta-Raketen gestartet. Landsat-6 flog mit einer Titan-23G-Rakete. Die LDCM Mission wird auf einer Atlas V-Rakete gestartet werden.

Bedeutung der Fernerkundungsdaten

Das Landsatprogramm liefert seit seinem Start grundlegende Kenntnisse über die Erdoberfläche. Durch die Detailtreue der Landsat-Bilder ist es den Forschern möglich, Aussagen über beispielsweise das städtische Wachstum, die landwirtschaftliche Bewässerung und der tropischen Entwaldung über das ganze Jahr hinweg zu treffen. Auch zum besseren Verständnis über die Entwicklung der Korallenriffe und der antarktischen Gletscher trägt das Programm erheblich bei.

1982 zeigte die Ocean Earth Construction and Development Corporation mit Niederlassungen in New York und Düsseldorf der Weltöffentlichkeit durch LANDSAT Bildaufnahmen vom Falklandkrieg. Der Firmengründer Peter Fend verkaufte die Aufnahmen an US-amerikanische und europäische TV-Sender. 1983 veröffentlichte John M. Miller, ein Geophysiker an der University of Alaska, Aufnahmen von LANDSAT die eine Rettungsaktion in der Arktis zeigten, wo Eisbrecher der sowjetischen Marine versuchten, 50 eingeschlossene Schiffe aus dem Packeis zu befreien. 1984 veröffentlichte Miller Aufnahmen, die zeigten wie sowjetische U-Boote neuartige Raketentest in der Arktis nahe der Wrangelinsel erprobten. Im Ernstfall sollten die an Bord befindlichen Atomwaffen durch Öffnungen im Packeis abgefeuert werden. Im März 1985 berichtete die New York Times, dass Japan LANDSAT-Aufnahmen zur Aufklärung von militärischen Aktivitäten der Sowjetunion in Sibirien und im Pazifik nutzte. Landsats dienen auch den Zielen der Internationalen Charta für Weltraum und Naturkatastrophen.

Die gewonnenen Kenntnisse werden in der Regel kartographiert. Paul Lowman zeichnete im Jahr 1972 die erste Karte basierend auf einer Landsat-Fotographie. Gesammelte Informationen dienten außerdem als Basis für eine Serie von Karten tektonischer Aktivitäten, letztere datiert auf das Jahr 2003. Der größte Teil der Erdoberfläche bei Online-Kartenportalen wie z.B. Google Maps (Earth), MSN Maps oder Yahoo Maps wird durch aufbereitete Landsat-7-Satellitenbilder dargestellt.

Welche Bilddaten verfügbar sind, erfährt man über verschiedene Quellen (s. a. Weblinks):

• Eurimage Einet enthält Daten von Landsat TM und Quickbird mit Quicklooks
• DESCW enthält auch ältere MSS-Daten, wenn auch ohne Quicklooks, und weitere Satellitensysteme
• USGS Earth Explorer ebenso mit Quicklooks

Landsat Data Continuity Mission

Nachdem im Jahr 1999 der bisher letzte der insgesamt 7 Landsat-Satelliten in die Erdumlaufbahn eingebracht worden war, laufen seit dem Jahr 2008 Planungen für die so genannte Landsat Data Continuity Mission (LDCM). Ziel dieses Programms soll die Weiterführung von Datenaufzeichnungen über die Oberfläche des Planeten sein, und wird die 38 jährige Geschichte der Landsat-Missionen unter einem neuen Namen fortsetzen. Die LDCM ist ein Kooperationsprojekt der NASA sowie der US Geological Survey und befindet sich mittlerweile in einem fortgeschrittenen Planungsstadium. Die Aufnahmen der LDCM werden eine Auflösung von rund 15-100 Metern abdecken und können vor allem für die Beobachtung von Flächennutzungsänderungen (land use change), die Auswertung von Landveränderungen nach z.B. Flutkatastrophen sowie allgemein der Beobachtung von Wassernutzung weltweit genutzt werden. Durch die Fortführung dieser Aktivitäten ermöglicht es die LDCM die Bereiche der Geo- und Klimaforschung mit analysefähigen Daten zu versorgen. Der neue LDCM-Satellit wird gerade gebaut und stellt somit quasi den 8. Landsat-Satellit dar. Sein Start ist für Dezember 2012 geplant. Der Satellit wird mit einer Atlas 5 Rakete in den Erdorbit eingebracht werden und anschließend in einer Höhe von rund 705 Kilometern die Erde umkreisen.

Der neue Landsat-Satellit wird mit zwei Arten von Instrumenten ausgerüstet sein: 1. der so genannten „Operational Land Imager“ sowie 2. ein Sensor für die Erfassung der elektromagnetischen Abstrahlung des Planeten im Infrarot-Bereich. Der „Operational Land Imager“ arbeitet in zwei Spektralbereichen: Während der eine sich besonders gut für das Aufspüren von Cirrus-Wolken eignet, soll der andere vor allem dem Beobachten von Küstenregionen dienen. Die Infrarotkamera TIRS (Thermal Infrared Sensor) des Satelliten arbeitet auf zwei weiteren Spektralbereichen im langwelligen Infrarot-Bereich, welche vorher von den Landsat-Satelliten 4-7 abgedeckt worden war. Als weitere Verbesserung im Vergleich zu seinen Vorgängern wird der Satellit der LDCM 400 Aufnahmen pro Tag an die Bodenstation senden und damit die Erfassungsleistung der alten Landsat-Satelliten um bis zu 150 Aufnahmen pro Tag übertreffen. Hierdurch erhöht sich nicht zuletzt die Chance wolkenfreie Aufnahmen der Erdoberfläche zu erhalten.

Orbit

Landsat 1-3: 907-913 km, Landsat 4-7 705 km Orbithöhe
Quasipolarer, sonnensynchroner Orbit mit 99.2° Inklination (Landsat 1-3) bzw. 98.2° (Landsat 4-7). Das bedeutet, dass jedes Gebiet immer zur gleichen Uhrzeit überflogen wird.
Äquatorüberflug: 9:30 Uhr lokale Zeit (Landsat 1-5) bzw. 10:00 lokale Zeit (Landsat 7), d.h. weitestgehend gleichbleibende Aufnahmebedingungen
Ein Umlauf um die Erde dauert ca. 100 Minuten, also 14 Umläufe pro Tag.
Der beobachtete Streifen Land hat eine Breite von 185 km, so dass alle 18 (Landsat 1-3) bzw. 16 Tage (Landsat 4-7) das gleiche Gebiet beobachtet wird.

Instrumente

RBV multispektral (Landsat 1, 2):
Band 1: 0,475-0,575 µm, Blau-Grün
Band 2: 0,580-0,680 µm, Rot
Band 3: 0,690-0,830 µm, Nahes Infrarot
Auflösung: 80 m

RBV panchromatisch (Landsat 3):
Band A: 0,505-0,750 µm
Auflösung: 80 m

	LANDSAT 4,5 (1-3)	LANDSAT 4,5	LANDSAT 7
Abtast-System	Multispectral Scanner (MSS)	Thematic Mapper (TM)	Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)
Betrieb	seit 1972	seit 1982	seit 1999
Pixelgröße	79 x 79 m²	30 x 30 m²	30 x 30 m²
Spektralkanäle	1 (4)   0,50 - 0,60 µm, Grün 2 (5)   0,60 - 0,70 µm, Rot 3 (6)   0,70 - 0,80 µm, nahes Infrarot 4 (7)   0,80 - 1,10 µm, nahes Infrarot	1   0,45 - 0,52 µm, Blau-Grün 2   0,52 - 0,60 µm, Grün 3   0,63 - 0,69 µm, Rot 4   0,76 - 0,90 µm, nahes Infrarot 5   1,55 - 1,75 µm, mittleres Infrarot 7   2,08 - 2,35 µm , mittleres Infrarot	1   0,45 - 0,52 µm, Blau-Grün 2   0,53 - 0,61 µm, Grün 3   0,63 - 0,69 µm, Rot 4   0,78 - 0,90 µm, nahes Infrarot 5   1,55 - 1,75 µm, mittleres Infrarot 7   2,09 - 2,35 µm , mittleres Infrarot
Thermalkanal		6   10,4 - 12,5 µm (120 x 120 m²)	6   10,4 - 12,5 µm (60 x 60 m²)
Panchromatischer Kanal			8   0,52 - 0,90 µm (15 x 15 m²)

Siehe auch

• NASA World Wind
• Spot (Satellit)
• Landsat Coral Reef Data Archive
• Landsat Island

Weblinks

 Commons: Landsat – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• NASA homepage,
• Landsat Data Continuity Mission
• Atlogis Maps und Atlogis Meta-Maps: Online-Viewer für Landsat 5 und Landsat 7 Natural Color von Atlogis. Vergleichsmöglichkeit mit Google, MSN und Yahoo Maps.
• Landsat-Daten der University of Maryland
• USGS EarthExplorer
• Eurimage
• DESCW (Display Earth remote sensing Swath Coverage for windows)
• EnMAP homepage