„Landsat Data Continuity Mission“ sagt eigentlich schon alles: Fortschreibung des von den sieben Vorgängersatelliten in rund 40 Jahren gesammelten Bilddatenmaterials. Damit alte und neue Aufnahmen vergleichbar sind, wird das Aufnahmesystem von LDCM gegenwärtig aufwendig kalibriert.
Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASA, USGS.
Nach dem erfolgreichen Start von LDCM (künftig Landsat 8) am 11. Februar 2013 von Vandenberg aus ist es still geworden um den Satelliten. Das ist nicht ungewöhnlich, zwischen Start und ersten mediengerechten Bildern oder Arbeitsergebnissen vergehen in der Regel Wochen, in denen der vorgesehene Orbit angesteuert wird und umfangreiche Prozeduren zur Inbetriebnahme des Satelliten ablaufen. Der jüngste Statusbericht zu LDCM vom 16. April 2013 besagt, dass alle Systeme normal laufen. Inzwischen ist auch die endgültige Umlaufbahn in 705 km Höhe erreicht.
Bei Beobachtungssatelliten wie LDCM kommt vor Aufnahme der Arbeit noch die Kalibrierung der Bildaufnahmetechnik hinzu. An Bord des LDCM befinden sich der Operational Land Imager (OLI) für Bilder vom sichtbaren und nah- beziehungsweise ferninfraroten Bereich und ein Thermal Infrared Sensor (TIRS) zur Messung der Oberflächentemperatur.
(Bild: NASA Earth Observatory)
Bei der Kalibrierung geht es nicht nur darum, dass die OLI-Aufnahmen Farben so wiedergeben, wie sie auch am Boden wahrgenommen werden. Die Bilder müssen auch mit früheren Landsat-Bildern vergleichbar bleiben. Inzwischen existiert eine über vierzigjährige Bilddatenhistorie. Ein großer Teil davon, 652.000 Aufnahmen aus den Jahren 1972 bis 1992, wurde 2011 bei der UNESCO als Weltkulturerbe registriert mit der kurzen Begründung “einzigartig”. Die langjährige Landsat-Bilderserie erlaubt inzwischen wissenschaftlich gesicherte Aussagen zu langfristigen Trends bei der Entwicklung von Klima, Vegetation und Besiedlung der Erde. Die Landsat-Daten werden vom U.S. Geological Survey (USGS) verwaltet und archiviert.
Der Red Lake Playa in Arizona spielt bei der Kalibrierung des OLI eine entscheidende Rolle. Der Trockensee wurde von den Wissenschaftlern des NASA Goddard Space Flight Center ausgewählt, weil sich Störungen durch Dunst und Luftverschmutzung in engen Grenzen halten. Außerdem verändert sich die Umgebung auch auf längere Sicht nur marginal, so dass der ehemalige See über Jahre für die Kalibrierung von optischen Aufnahmegeräten im Weltraum geeignet erscheint.
Ende März 2013 wurde die Region von Landsat 7 und LDCM (auf niedrigerer Umlaufbahn) mehrere Tage lang gemeinsam überflogen, um von den Lichtverhältnissen her vergleichbare Aufnahmen zu bekommen. Die mit diesen rund 1.000 Aufnahmen mögliche Anpassung des OLI wird verfeinert durch Daten, die von einem Team vor Ort am Boden und von einem Flugzeug aus aufgenommen werden. Zur Anwendung kommt ein Solar and Lunar for Absolute Reflectance Imaging Spectrometer (SOLARIS). Das Instrument erlaubt die Analyse der Eigenschaften des vom Boden reflektierten Lichtes wie etwa Intensität, Ausbreitungsrichtung, Farbspektrum oder Polarisation. Im Flugzeug befindet sich das Goddard Lidar, Hyperpectral and Thermal Instrument (G-LiHT). Lidar steht für Light Detection and Ranging (angelehnt an Radar – Radio Detection…), wobei mit „Light“ ein Laserstrahl gemeint ist. Mit dem G-LiHT werden hauptsächlich Bodenstrukturen und -bedeckung sowie Oberflächentemperaturen untersucht.
Diese Vor-Ort-Bilddaten dienen nicht nur der Optimierung der OLI-Sensoren. Weil der neueste Satellit auch detailliertere Bilder liefert, können und müssen oft auch alte Bilder neu interpretiert werden. Die am Red Lake Playa gewonnenen Daten sind dabei Referenz bei Abweichungsanalysen zwischen alten und neuen Landsat/LDCM-Bilddaten, damit Sensor-bedingte Unterschiede zwischen den Bildern nicht als Landschaftsveränderungen interpretiert werden.
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