Dokumentation 12.03.

Erkennen Flächenberechnung von Oberflächenwassern

Ideen zur Verarbeitung der Sentinel-1 Satellitendaten

• Berechnung der Wasseroberfläche eines Sees
• Starkregenereignisse
• Fluten / Ebbe&Flut
• Schrumpfung von Waldflächen (Brände/Borkenkäfer)
• Eisalter
• Bodennutzung
• Gletscherveränderung/Eisabschmelzung
• Trockenperiode und folgenede Wasserknappheit in Stauseen o.Ä.

---

Ziel

• Ziel ist das Schreiben eines Programmes mit Java, dass Satellitenbilddaten des Sentinel-1 der ESA verarbeitet Das Programm soll, ausgehend von zwei zeitversetzt aufgenommenen Bildern des gleichen Gebietes, auf zwei Bildern die selbe Wasserfläche erkennen. Von diesen soll die Fläche bestimmt und verglichen werden. Mithilfe des Programmes sollen saisonale Wasserstandsdifferenzen oder lang- bzw. mittelfristige Wachstums- und Schrumpfungstendenzen erkannt werden können.

---

Umsetzung

• Laden der Datei in Programm

1. Die Datei (https://scihub.copernicus.eu/dhus/odata/v1/Products('03db4191-12b0-4802-9df5-192d5562a478')/$value) soll geladen werden und die einzelnen Farbwerte in einen Array eingefügt werden

• Zugriff auf die Sci-Hub-API

1. Für das Herunterladen von XML-Dateien mit den Datensätzen, damit die Arbeit mit den Daten über die Konsole erfolgen kann.
2. Herunterladen der Datensätze als zip-Datei

• Koordinaten ausgehend von Pixel

1. Ermittlung der Koordinaten eines Pixels zur Bestimmung der genauen Lage dieser, damit zwei verschiedene Bilder der Satelliten georeferenziert übereinander gelegt werden können.

• Glätten und Einfärben in S/W (vorher Grautöne)

1. Das glätten entfernt aus der nahen Umgebung farbliche Ausreißerpixel, indem jeweils der der Mittelwert der acht umgebenden und dem Pixel selbst als neuer Farbwert für jedes Pixel genommen wird.
2. MakeBlack färbt alle Pixel in Schwarz (255) oder Weiß (0) ein. Dies ist abhängig von einem Schwellenwert des Grautons (aktuell 150). Damit sollen irrelevante Schattierungen etc. entfernt werden und nur die dann schwarzen Wasserflächen bestehen bleiben.

• Erkennen des Sees und Auswahl eines Punktes aus dem See

1. Mithilfe einer Wertespanne, in der die Farbe einer Wasseroberfläche wahrscheinlich liegt, werden Wasserflächen identifiziert und ein Wert aus dem Array muss manuell vom User ausgewählt und übergeben werden.

• Flood/Seed-and-grow zum Zählen aller Pixel innerhalb des Sees

1. Es wird ein Wert aus dem Array übergeben, der innerhalb des Sees liegt, also den Wert 255. Ausgehend von diesem Wert wird jeder angrenzende schwarze Pixel besucht und gezählt. Die Anzahl der Pixel wird zurück gegeben und es kann die Fläche des Wasserkörpers berechnet werden.

• Durch Pixelanzahl berechnen der Fläche

1. Ein Pixel der verwendeten Bilddaten entspricht einer Fläche von 25qm (5m x 5m). Davon ausgehend wird mit der Anzahlt der Pixel die Fläche des/der Sees/n ermittelt.