DIN 18716-2017 Photogrammetry and remote sensing - Terms and definitions《摄影测量学和遥感 术语和定义》.pdf

1、Juni 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 01.040.07; 01.040.37; 07.040; 37.040.01!%dP“2654529www.din.deDIN 18716Photogrammetrie u

2、nd Fernerkundung BegriffePhotogrammetry and remote sensing Terms and definitionsPhotogrammtrie et tldtection Termes et dfinitionsAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 18716:2012-08 undDIN 18716/A1:2015-08www.beuth.deGesamtumfang 40 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauw

3、esen (NABau)DIN 18716:2017-06 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Allgemeine Begriffe 5 4 Physikalische Grundlagen 6 4.1 Elektromagnetische Strahlung . 6 4.2 Physikalische Strahlungsgren . 7 4.3 Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung

4、 8 4.4 Atmosphrische Strahlung . 10 5 Aufnahmeverfahren . 11 5.1 Allgemeine Begriffe 11 5.2 Aufnahmetechnik 12 5.3 Sensorcharakterisierung 16 5.4 Auflsung 18 5.5 Charakterisierung der Aufnahme 20 5.6 Bilddaten 22 5.7 Eigenschaften von Bildern . 24 6 Auswerteverfahren . 24 6.1 Allgemeines . 24 6.2 Ge

5、ometrische Verarbeitung 25 6.3 Radiometrische Verarbeitung 28 6.4 Auswerteverfahren . 30 6.5 Produkte der Auswertung von Fernerkundungsdaten . 34 6.6 Qualittsmae 36 Stichwortverzeichnis. 37 Literaturhinweise . 40 DIN 18716:2017-06 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom DIN-Normenausschuss Bauwesen (NAB

6、au), Fachbereich 03 Geodsie, Geoinformation“, Arbeitsausschuss NA 005-03-02 AA Photogrammetrie und Fernerkundung“ erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen P

7、atentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 18716:2012-08 und DIN 18716/A1:2015-08 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die franzsischen Begriffsbersetzungen wurden komplett gestrichen; b) die nderung DIN 18716/A1:2015-08 wurde eingearbeitet; c) Begriffe wurden im Zuge der berarbeitun

8、g der DIN 18740-4 aktualisiert und angepasst. Frhere Ausgaben DIN VERM 35: 1937-05 DIN 18716: 1959-03, 2012-08 DIN 18716-1: 1980-09, 1995-11 DIN 18716-2: 1988-03, 1996-07 DIN 18716-3: 1997-07 DIN 18716/A1: 2015-08 DIN 18716:2017-06 4 Einleitung Photogrammetrie und Fernerkundung stellen Verfahren zur

9、 Gewinnung von im Allgemeinen geobezogenen bildhaften und speicherbaren Informationen ber entfernte Objekte und Vorgnge ohne direkten Kontakt mit diesen bereit. Zur Erfassung solcher geobezogener Daten wird eine Vielzahl von Sensoren (z. B. Kameras, Radar, Laser) eingesetzt. Aus solchen Sensordaten

10、werden geobezogene Informationen extrahiert und verarbeitet. Die hohe geometrische und radiometrische Auflsung der digitalen Systeme bedingt dabei neue Algorithmen und Verfahren fr die Auswertung und Interpretation der Bilddaten, insbesondere auch im Bereich der Klassifizierung und computergesttzten

11、 Objekterkennung. Anwendung finden Photogrammetrie und Fernerkundung zur Erfassung und Beobachtung der Erdoberflche im weitesten Sinne, insbesondere zur Kartierung und berwachung der Geo- und Biosphre, zur Datengewinnung im Geoinformationswesen, Erstellung von Planungsunterlagen und zur Beobachtung

12、natrlicher und anthropogener Vernderungen von kosystemen. DIN 18716:2017-06 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Begriffe der Photogrammetrie und Fernerkundung zur Erfassung und Charakterisierung von Oberflchen mit abbildenden digitalen Sensorsystemen fest. Sie dient der Vereinheitlichung der Grund

13、begriffe und Benennungen. 2 Normative Verweisungen Es wurden keine normativen Verweisungen identifiziert. 3 Allgemeine Begriffe 3.1 Fernerkundung (en: remote sensing) Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung von Informationen von entfernten Objekten ohne direkten Kontakt mit diesen durch Messung und I

14、nterpretation von reflektierter und emittierter elektromagnetischer Strahlung 3.2 elektromagnetische Strahlung (en: elektromagnetic radiation) Energie, die in Form von elektromagnetischen Wellen im Raum bertragen wird QUELLE: DIN EN 61967-1:2003-01, 3.17 modifiziert 1. Teil der Definition nicht bern

15、ommen 3.3 Fernerkundungssystem (en: remote sensing system) Gesamtheit der Komponenten, die fr die Aufnahme von Fernerkundungsdaten notwendig sind Anmerkung 1 zum Begriff: Komponenten von Fernerkundungssystemen sind neben den Sensoren und Plattformen weitere Hilfseinrichtungen, z. B. Lage- und Positi

16、oniersysteme. 3.3.1 passives Fernerkundungssystem (en: passive remote sensing system) Aufnahmesystem, das die natrliche elektromagnetische Strahlung nutzt 3.3.2 aktives Fernerkundungssystem (en: active remote sensing system) Gesamtheit der Komponenten, die fr die Aufnahme von Fernerkundungsdaten die

17、 Quelle der elektromagnetischen Strahlung mitfhrt und nutzt 3.4 fernerkundliche Aufnahme (en: data acquisition) Vorgang, bei dem die von der Erdoberflche reflektierte oder ausgehende und am Sensor ankommende elektromagnetische Strahlung durch den Sensor erfasst und gespeichert wird DIN 18716:2017-06

18、 6 3.4.1 Signal (en: signal) Messwert, der in Relation zu einer physikalischen Gre steht, von einem Sensor erfasst sowie orts- und wertdiskret gespeichert wird 3.4.2 digitale Bilddaten (en: digital image) Signale, die in Form einer Bildmatrix aufgenommen und reprsentiert werden 3.5 Auswertung (en: p

19、rocessing and interpretation) Gesamtheit der Vorgnge zur Aufbereitung, Analyse und Interpretation der digitalen Bilddaten 3.6 Validierung (en: validation) Verfahren der Feststellung, ob Sensoren oder Datenprodukte geeignet sind, Anforderungen fr eine beabsichtigte Anwendung zu erfllen 4 Physikalisch

20、e Grundlagen 4.1 Elektromagnetische Strahlung 4.1.1 Plancksches Strahlungsgesetz (en: Plancks formula) Energieverteilung der Strahlung auf die einzelnen Wellenlngen in Abhngigkeit von der Temperatur Anmerkung 1 zum Begriff: Die Integration ber den gesamten Wellenlngenbereich fhrt zum Stefan-Boltzman

21、n-Gesetz. 4.1.2 Gesamtstrahlungstemperatur (en: total radiation temperature) Temperatur des Schwarzen (Planckschen) Strahlers, bei der dieser die gleiche spezifische Ausstrahlung hat wie der zu kennzeichnende Strahler. Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe auch DIN 5031-5:1982-03, Abschnitt 6. 4.1.3 spektr

22、ale Strahlungstemperatur (en: spectral radiation temperature) Temperatur des Schwarzen (Planckschen) Strahlers, bei der dieser die gleiche spektrale Strahldichte (Leuchtdichte) hat wie der zu kennzeichnende Strahler. Die Wellenlnge ist anzugeben. Anmerkung 1 zum Begriff: Siehe auch DIN 5031-5:1982-0

23、3, Abschnitt 5. 4.1.4 Spektralbereich (en: spectral region) zusammenhngender Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums DIN 18716:2017-06 7 Anmerkung 1 zum Begriff: Die Unterteilung des elektromagnetischen Spektrums in der Fernerkundung orientiert sich an den atmosphrischen Fenstern und sensortech

24、nischen Aspekten. Sie ist deshalb nicht identisch mit der in der Physik blichen Benennung der Wellenlngenbereiche. Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen sind meist nicht scharf definiert. 4.1.5 ultraviolett (en: ultraviolet) optische Strahlung, deren Wellenlnge kleiner als die der sichtbaren

25、Strahlung ist 4.1.6 sichtbare Strahlung (en: visible radiation) vom Menschen visuell wahrnehmbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung Anmerkung 1 zum Begriff: Dieser Bereich liegt typischerweise zwischen 0,38 m und 0,78 m Wellenlnge. 4.1.7 Infrarot (en: infrared) optische und thermale Strahlun

26、g, deren Wellenlnge grer als die der sichtbaren Strahlung ist Anmerkung 1 zum Begriff: Typischerweise wird die Infrarotstrahlung in folgende Bereiche unterteilt: Nahes Infrarot (en: near infrared; fr: proche infrarouge m.): 0,78 m bis 1,0 m Wellenlnge; Kurzwelliges Infrarot (en: short wave infrared;

27、 fr: infrarouge des ondes courtes m.): 1,0 m bis 2,5 m Wellenlnge; Mittleres Infrarot (en: mid-infrared; fr: infrarouge moyen m.): 3,5 m bis 5 m Wellenlnge; Thermal-Infrarot (en: thermal infrared; fr: infrarouge thermal m.): 5 m bis 50 m Wellenlnge. 4.1.8 Mikrowellen (en: microwaves) Strahlung, dere

28、n Wellenlnge grer als die der Infrarotstrahlung ist Anmerkung 1 zum Begriff: Dieser Bereich liegt typischerweise zwischen 0,1 cm und 100 cm Wellenlnge. 4.2 Physikalische Strahlungsgren 4.2.1 Strahlungsenergie (en: radiant energy) ausgesandte, bertragene oder aufgefangene Strahlungsenergie 4.2.2 Stra

29、hlungsfluss (en: radiant power) Quotient aus Strahlungsenergie und Zeit DIN 18716:2017-06 8 4.2.3 spezifische Ausstrahlung Abstrahlung (en: radiant exitance) Quotient aus der von einer Flche ausgehenden Strahlungsleistung und dieser Flche 4.2.4 Bestrahlungsstrke (en: irradiance) Quotient aus der auf

30、 eine Flche auftreffenden Strahlungsleistung und dieser Flche 4.2.5 Strahlungsflussdichte (en: flux) Quotient aus der durch eine Flche hindurchtretenden Strahlungsleistung und dieser Flche 4.2.6 Strahlstrke (en: radiant intensity) Quotient aus der von einer Strahlungsquelle in einer Richtung ausgehe

31、nden Strahlungsleistung und dem durchstrahlten Raumwinkel 4.2.7 Strahldichte (en: radiance) Quotient aus der durch eine Flche in einer Richtung durchtretenden (auftreffenden) Strahlungsleistung und dem Produkt aus dem durchstrahlten Raumwinkel und der Projektion der Flche auf eine Ebene senkrecht zu

32、r betrachteten Richtung 4.3 Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung 4.3.1 Emission (en: emission) Aussendung von elektromagnetischer Strahlung 4.3.2 halbrumlicher Emissionsgrad (en: semi-spatial emission factor) Verhltnis der spezifischen Ausstrahlung des betrachteten Temperaturstrahlers zu

33、 derjenigen des Planckschen (Schwarzen) Strahlers gleicher Temperatur 4.3.3 spektraler halbrumlicher Emissionsgrad (en: spectral semi-spatial emission factor) Abhngigkeit des Emissionsgrades von der Wellenlnge der Strahlung 4.3.4 Transmission (en: transmission) Durchlssigkeit eines Mediums fr elektr

34、omagnetische Strahlung 4.3.5 Transmissionsgrad (en: transmissivity factor) Verhltnis der durchgelassenen Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung DIN 18716:2017-06 9 4.3.6 spektraler Transmissionsgrad (en: spectral transmissivity factor) Abhngigkeit des Transmissionsgrades von der Well

35、enlnge der Strahlung 4.3.7 Reflexion (en: reflection) Zurckwerfen von Strahlung von einer Oberflche oder einem Medium ohne nderung der Frequenz seiner monochromatischen Komponenten QUELLE: DIN EN ISO 4007:2012-09, 6.3 modifiziert, Anmerkungen 1 und 2 wurden nicht bernommen 4.3.8 Reflexionsgrad (en:

36、reflectivity factor) Verhltnis der reflektierten Strahlung zu der einfallenden Strahlung 4.3.9 spektraler Reflexionsgrad (en: spectral reflectivity factor) Abhngigkeit des Reflexionsgrades von der Wellenlnge der Strahlung 4.3.10 diffuse Reflexion (en: diffuse reflection) Zurckwerfen von gerichtet au

37、ffallender Strahlung von einer Oberflche oder einem Medium ohne Vorzugsrichtung 4.3.11 Lambertsche Flche (en: Lambertian emitter) Oberflcheneigenschaft, alle auffallende Strahlung wird vollkommen zerstreut; die Oberflche erscheint deshalb aus allen Richtungen gleich hell Anmerkung 1 zum Begriff: Die

38、 Lambertsche Strahlung ist unabhngig vom Beobachtungswinkel, aber abhngig vom Einstrahlungswinkel. 4.3.12 spiegelnde Reflexion (en: specular reflection) Oberflcheneigenschaft, die die Abhngigkeit der reflektierten Strahlung von dem Einstrahlungs- und Beobachtungswinkel beschreibt 4.3.13 bi-direktion

39、ale Reflektanzverteilungsfunktion BRDF (en: bi-directional reflectance distribution function) Abhngigkeit der Reflexion von den Einstrahlungs- und Beobachtungswinkeln 4.3.14 Absorption (en: absorption) Umwandlung von Strahlungsenergie in eine andere Energieform bei Wechselwirkung mit Materie DIN 187

40、16:2017-06 10 Anmerkung 1 zum Begriff: Aus Energieerhaltungsgrnden ist Reflexionsgrad, Transmissionsgrad und Absorptions-grad zusammen 1,0. 4.3.15 Absorptionsgrad (en: absorption factor) Verhltnis der absorbierten Strahlungsleistung zur auffallenden Strahlungsleistung 4.3.16 spektraler Absorptionsgr

41、ad (en: spectral absorption factor) Abhngigkeit des Absorptionsgrades von der Wellenlnge der Strahlung 4.3.17 Polarisation (en: polarization) Vorzugsrichtung des elektrischen und magnetischen Vektors der transversalen elektromagnetischen Wellen Anmerkung 1 zum Begriff: Die Polarisation kann linear,

42、zirkular oder elliptisch sein. Bei partieller Polarisation ist ein Anteil der Strahlung polarisiert. 4.3.18 Oberflchenrauheit (en: surface roughness) Unebenheit der Oberflchenhhe, die das magebliche Mikrorelief einer Oberflche kennzeichnet 4.3.19 Eindringtiefe (en: depth of penetration) Tiefe unter

43、der Oberflche eines Materials, in der die auftreffende Strahlung auf 37 % ihrer ursprnglichen Strke abgeschwcht ist 4.3.20 Volumenstreuung (en: volume scattering) nderung der gradlinigen Strahlungsausbreitung innerhalb eines Krpers oder Mediums 4.3.21 Oberflchenstreuung (en: surface scattering) nder

44、ung der gradlinigen Strahlungsausbreitung an der Grenzflche zwischen zwei verschiedenen Medien 4.3.22 atmosphrische Streuung (en: atmospheric scattering) Ablenkung der Strahlung an Partikeln, die zu einer diffusen Strahlungsausbreitung fhrt 4.4 Atmosphrische Strahlung 4.4.1 Globalstrahlung (en: sola

45、r/sky radiation, global radiation) Summe der direkten Sonnenstrahlung und der diffusen Himmelsstrahlung DIN 18716:2017-06 11 4.4.2 Gegenstrahlung (en: downward atmospheric radiation) Teil der infraroten Strahlung, die von absorbierenden atmosphrischen Gasen zur Erde zurckgesandt wird Anmerkung 1 zum

46、 Begriff: Die Gegenstrahlung bezieht sich blicherweise auf einen Wellenlngenbereich zwischen 3 m und 100 m. 4.4.3 atmosphrisches Fenster (en: atmospheric window) Spektralbereich, in dem die Atmosphre elektromagnetische Strahlung weitgehend nicht absorbiert 4.4.4 Himmelsstrahlung (en: sky radiation,

47、skylight) diffuse aus allen Richtungen kommende Strahlung, ohne den direkt von der Sonne kommenden Strahlungsanteil 4.4.5 Luftlicht (en: path radiance) in Richtung auf einen Sensor wirkender Anteil der diffusen Himmelsstrahlung 5 Aufnahmeverfahren 5.1 Allgemeine Begriffe 5.1.1 Detektor der Fernerkun

48、dung (en: detector) Strahlungsempfnger, der ein von der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung abhngiges messbares Signal abgibt Anmerkung 1 zum Begriff: Es gibt Punkt-, Zeilen- und Flchendetektoren. 5.1.2 Fernerkundungssensor (en: sensor) abbildendes, aktives oder passives Instrument, welches

49、als wesentliches Bauteil ein oder mehrere Detektoren umfasst 5.1.3 spektrale Empfindlichkeit (en: spectral sensitivity) Reaktionsvermgen des Sensors auf die wellenlngenabhngige Strahldichte Anmerkung 1 zum Begriff: Die spektrale Empfindlichkeit eines Sensors wird durch spektrale Transmission des optischen Systems und der spektralen Response des Detektors bestimmt. 5.1.4 Plattform (en: platform) Trger des F