Aufbau eines auf Satellitenfernerkundung basierten Informationssystems zur städtischen Umweltüberwachung: Das Beispiel Shanghai

Ohne aktuelle Daten der städtischen Umweltsituation ist eine umweltfreundliche Stadtplanung kaum möglich. Für die Erhebung dieser Daten hat die Satellitenfemerkundung ein enormes Potential gezeigt. Aber trotz zahlreicher Versuche können Satellitenbilddaten bisher noch nicht erfolgreich auf die detaillierte Beobachtung der städtischen Umwelt und ihren Änderungen angewandt werden. Die Gründe dafür sind: • Die Objekte in städtischen Regionen sind sehr kompliziert und prägen sich mehr durch ihre Strukturen als durch ihre spektralen Reflexionen aus. • Die geometrische Auflösung der Satellitenbilddaten ist zur Zeit noch zu grob zur genauen Interpretation der städtischen Elemente. • Die digitale Klassifizierung von räumlichen Merkmalen ist immer noch ein schwierig zu lösendes Problem. Dies hat die Anwendung der Satellitenfernerkundung in städtischer Untersuchung mehr oder weniger unmöglich gemacht. Es ist zu erwarten, daß das Problem der geometrischen Auflösung der Satellitenbilddaten bald wesentlich verringert wird, weil Satellitendaten mit bis zu 1 m Auflösung in den nächsten Jahren zur Verfügung stehen werden. Für die Erfassung der städtischen Umweltdaten ist die Verbesserung der digitalen Erfassungstechnik deswegen ein dringlich zu lösendes Problem. Zu diesem Zweck wurde ein spezifisches Softwarepaket in dieser Arbeit entwickelt. Das Softwarepaket besteht aus mehreren digitalen Prozessen wie Kombination von multisensoralen Daten, Spektralanalyse, Texturanalyse, Segmentierung und Mustererkennung, um Objekte nach ihren räumlichen Merkmalen zu klassifizieren. Das neue Softwarepaket ist mit der Software ERDAS-IMAGINE kompatibel. Durch Kombinieren der beiden Programme wurde ein passendes Informationssystem für die Überwachung der städtischen Umwelt entwickelt. Dieses System wurde in dem ganzen Stadtgebiet Schanghais, China, getestet (etwa 30 km x 30 km). Die Landsat TM-Daten und SPOT-Pan-Daten wurden als Quellendaten verwendet.

Without current information on the urban environment, an environment-friendly urban planning is hardly possible. Satellite remote sensing has tremendous potential for obtaining this information. However, despite numerous attempts the application of satellite data to the detailed observation of the urban environment and its changes has unfortunately not been successful. The reasons for this are: • The objects in urban areas are very complicated and they are observed more through their structures than through their spectral reflection properties. • The spatial resolution of satellite image data is currently too crude to interpret the urban relationships. • The digital classification of spatial features is still a difficult problem to solve. This has made the application of satellite remote sensing for use in urban investigation more or less impossible. It is to be expected that the problem of spatial resolution will be largely solved soon, because satellite data with up to 1 m spatial resolution are going to be available in the next years. For the extraction of current urban information from satellite data, the most urgent problem to be solved is the improvement of the digital extraction technique. For this purpose a specific software package has been developed in this project, which consists of several digital processes such as merging of multisensor data, spectral analysis, texture analysis, segmentation and pattern recognition in order to classify objects according to their spatial features. This software package is compatible with the program ERDAS-IMAGINE. By combining the two programs an information system suitable for monitoring the urban environment was developed. This system was tested in the entire urban area of Shanghai, China, (about 30 km x 30 km) using Landsat TM data and SPOT pan data as source data.