Masterstudent/in Physik, Umweltwissenschaften o.ä. (w/m/d) - Wassertiefe aus PlanetScope-Satellitendaten: Analyse und Optimierung der Genauigkeit

Das Institut für Methodik der Fernerkundung bildet zusammen mit dem DeutschennFernerkundungsdatenzentrum das Earth Observation Center des DLR - das Kompetenzzentrum für Erdbeobachtung in Deutschland.

Da die Eindringtiefe von Licht ins Wasser wellenlängenabhängig ist, lässt sich im Flachwasser aus kalibrierten Multispektraldaten die Wassertiefe bestimmen (Bathymetrie). Besonders interessant für großflächige Kartierungen sind Satellitendaten mit hoher räumlicher Auflösung. Die Betreiber solcher Satelliten bieten Bathymetrie allerdings nicht als fertiges Produkt an, und jede verfügbare Auswertesoftware kann unzuverlässige Ergebnisse liefern. Herausforderungen sind neben einer oft ungenauen Kalibrierung des Sensors vor allem die Atmosphäre, deren Strahlung meist über 90 % des Messsignals ausmacht, sowie die in der Regel unbekannten Reflexionseigenschaften des Untergrunds.

Um die Verfügbarkeit von Wasser in Peru zukünftig besser abschätzen zu können, will die peruanische Wasserbehörde ANA in Kooperation mit dem DLR unter Zuhilfenahme von Satellitendaten genauere Bathymetrie-Karten erstellen. Die Masterarbeit soll dazu beitragen, eine hohe Qualität dieser Karten zu gewährleisten. Hierzu erheben Sie gemeinsam mit unserem Projektteam und peruanischen Kollegen bei einer mehrwöchigen Kampagne auf Seen in Peru Messdaten von Wassertiefe und Atmosphärenparametern. Anhand dieser Daten ermitteln Sie  dann die Genauigkeit von Bathymetrie-Karten, die sich bei unterschiedlichen atmosphärischen Bedingungen mit Hilfe der frei verfügbaren Software Acolite und WASI aus Daten des kommerziellen Sensors PlanetScope ableiten lassen. Durch Variation der Softwareparameter untersuchen Sie, welchen Einfluss Fehler der Kalibrierung und Atmosphärenkorrektur sowie Unsicherheiten der Reflexionseigenschaften des Untergrunds auf die berechnete Wassertiefe haben. Abschließend sollen Sie Möglichkeiten zur Reduktion der Hauptfehlerquellen diskutieren und ihre Auswirkungen quantifizieren, z.B. die Hinzunahme lokaler Information zu Untergrund oder Wassertiefe oder der aktuellen Atmosphärenbedingungen.