Fachbereich Geowissenschaften

Im Rahmen des Projekts "Koregistrierung" werden globale Bild- und Topographie-Modelle von planetaren Oberflächen erstellt. Methoden aus den Bereichen "Big Data" und Künstliche Intelligenz sollen die großvolumige und automatische Zusammenführung von Einzelbildern zu zusammenhängenden Mosaiken ermöglichen.

Ein entscheidendes Problem bei der Prozessierung der Daten ist die mangelhafte Lagegenauigkeit. Die Bildlage wird durch Strahlenschnitt von der Position der jeweiligen Kamera auf der Raumsonde und ihrer Orientierung mit der Planetenoberfläche ermittelt. Aufgrund der großen Entfernung der Kamera zum Planeten ergeben kleinste Abweichungen dieser Kameraorientierungen Lagefehler von bis zu mehreren hundert Pixeln, bezogen auf das kartenprojizierte Bildprodukt. Sollen zwei benachbarte Bilder miteinander verbunden werden, wirkt sich dies in Form von geometrischen Versätzen, sowie dem Fehlen oder Verdoppeln von abgebildeten Merkmalen der Oberfläche aus. Relativ zueinander lassen sich mehrere Bilder durch das Finden von gemeinsamen Bildpunkten ausgleichen – da es jedoch auf fremden Himmelskörpern keine flächendeckende Bodenkontrolle gibt, muss zur absoluten Bestimmung der Bildlage ein Referenzdatensatz herangezogen werden, dessen Lage gut bekannt ist – die Daten werden zueinander koregistriert.

Für den Mars wird hierfür meist auf ein Digitales Geländemodell (DGM) des Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) Experiments zurückgegriffen. Das Laseraltimeter weist eine hohe Lagegenauigkeit auf und ist nahezu global für den Planeten verfügbar. Die relative Bodenkontrolle mittels MOLA ist jedoch limitiert, aufgrund der geringen lateralen räumlichen Auflösung von 463 m/px am Äquator und 116 m/px an den Polen.

Im großen Gegensatz dazu bestehen die globalen Mosaik-Produkte der HRSC jeweils aus einem gemeinsamen Satz von pixelgenau überlagertem DGM (50 m/px) und Orthobild (12,5 m/px), die beide bereits mit DGM-Genauigkeit auf MOLA verankert sind. Aufgrund der photogrammetrischen Möglichkeiten einer 5fach-Stereokamera wird eine Verbesserung der DGM-Auflösung von einer Größenordnung gegenüber MOLA erreicht. Aus diesem Grund stellt die Kombination aus DGM- und Bildmosaik den idealen Datensatz dar, um die anderen hochauflösenden Kameradaten in ihrer Lagegenauigkeit auf dem Planeten zu verbessern und geometrische Überlagerungen zu vermeiden. Ausserdem müssen jegliche Bilder zur geometrischen Entzerrung mit Hilfe eines DGM orthorektifiziert werden, um die Bildverzerrungen durch die Abbildungsperspektive zu korrigieren. Dabei hängt die Qualität der Entzerrung erheblich von der Auflösung und Genauigkeit des DGMs ab. Diese bald in globaler Abdeckung vorliegenden HRSC-Mosaike eignen sich aufgrund der pixelgenauen Überlagerung von DGM und Bildmosaik und ihrer kontrollierten Anpassung an MOLA optimal zur Korrektur der Lagegenauigkeit sowie zur Verbesserung der Genauigkeit bei der geometrischen Entzerrung mittels Orthorektifizierung.