Mit der Entwicklung der modernen Raumfahrt Mitte der 60er-Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts und der Eroberung des Weltraums brach eine neue Epoche der bis dato auf Beobachtungen mit dem Teleskop gestützten planetaren Forschung an. Während des Wettrennens um die technologische Führerschaft im All zur Zeit des Kalten Krieges war das erste Ziel die Entsendung von Satelliten zur Erdbeobachtung, denen aber schon bald Sonden zum Mond und den benachbarten Planeten folgten.
Diese Missionen lieferten eine enorme Fülle von Informationen in Form von Bildern und Messergebnissen in unterschiedlichen Datenformaten. Diese galt und gilt es zu strukturieren, zu verwalten, zu aktualisieren und zu interpretieren. Für die Interpretation terrestrischer Daten werden geographische Informationssysteme (GIS) hinzugezogen, die jedoch für planetare Anwendungen aufgrund unterschiedlicher Voraussetzungen nicht ohne weiteres eingesetzt werden können. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit die für die Verwaltung von geographischen Daten der Erdfernerkundung kommerziell erhältliche Software ArcGIS Desktop 9.0 / 9.1 (ESRI) mit eigenen Programmen und Modulen für die Planetenforschung angepasst. Diese ermöglichen die Aufbereitung und den Import planetarer Bild- und Textinformation in die kommerzielle Software. Zusätzlich wurde eine planetare Datenbank zur Speicherung und zentralen Verwaltung der Informationen aufgebaut. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Softwarekomponenten ermöglichen die schnelle und benutzerfreundliche Aufbereitung der in der Datenbank gehaltenen Informationen und das Auslesen in Dateiformate, die für geographische Informationssysteme geeignet sind.
Des Weiteren wurde eine „Werkzeugleiste“ für ArcGIS entwickelt, die das Arbeiten mit planetaren Datensätzen beträchtlich beschleunigt und vereinfacht. Sie beinhaltet auch Module zur wissenschaftlichen Interpretation der planetaren Informationen, wie beispielsweise der Berechnung der Oberflächenrauigkeit der Marsoberfläche inklusive der flächendeckenden Kalibrierung der Eingangs-Basisdaten. Exemplarisch konnte gezeigt werden, dass das Verfahren eine verbesserte Berechnung der Oberflächenrauigkeit ermöglicht, als bisher angewandte Ansätze.
Zudem wurde eine auf ArcGIS basierende Prozesskette zur Berechnung von hierarchischen Flussnetzen entwickelt und erprobt. Das terrestrische Beispiel, die Analyse eines Abflusssystems auf Island, zeigte eine sehr große Übereinstimmung der errechneten Gewässernetze mit den morphologischen Gegebenheiten vor Ort. Daraus ließ sich eine hohe Genauigkeit der mit demselben Ansatz errechneten Gewässernetze auf dem Mars ableiten. Auf der Grundlage der in dieser Arbeit entwickelten Programme und Module lassen sich auch Daten zukünftiger Missionen aufbereiten und in ein solches System einbinden, um diese mit eigenen Ansätzen zu verwalten, zu aktualisieren und für neue wissenschaftliche Fragestellungen perfekt anzupassen, einzusetzen und zu präsentieren, um so neue wissenschaftliche Erkenntnisse in der Planetenforschung zu gewinnen. / After previously only telescopic observations, a new era of planetary research started in the middle of the 60s with the emergence of modern spaceflights and the conquest of the outer space. During the Cold War, there was a period of conflict and competition between the United States and the Soviet Union for technological leadership in the outer space, the aim being to lift satellites into space for observing the Earth. Later, satellites followed for the exploration of the moon and our neighboring planets.
These missions generated a huge amount of technical results and images having diverse data formats. This information needs to be structured, administrated, updated and interpreted. The geographic information system (GIS) is a tool for management and analysis of terrestrial data but has limits for planetary applications. Therefore we implemented modules and computer programs into the commercially available software ArcGIS Desktop 9.0 / 9.1 (ESRI), used for the administration of spatial information in terrestrial remote sensing, providing tools for planetary research. These supplements allow the processing and import of planetary text and visual information into this commercial software. Furthermore a planetary database was established allowing storage and central administration of information.
The software developed during this thesis enables the user fast and easy processing of data stored in the database and readout in data formats applicable for geographic information systems. Moreover a toolbar was developed for ArcGIS that enhances and simplifies dealing with planetary datasets. This toolbar contains modules for the scientific interpretation of planetary information as for example tools for the calculation of the surface roughness of the planet mars including area-wide calibration of the basic data. As an example, it is shown in this thesis that this procedure allows a more accurate calculation of the surface roughness than approaches used so far. Furthermore a workflow based on ArcGIS was generated and tested for the calculation of hierarchical drainage networks. A terrestrial example based on a dataset from Iceland shows a high concordance between the computer-generated drainage network and the real morphological situation. This tool allows the calculation of drainage networks with high accuracy on Mars.
The programs and modules developed in this thesis provide the basis for processing and structuring datasets generated in future space missions. This planetary information and analysis system allows administration, updating, and adaptation to scientific questions and the presentation of data leading thereby to new insights in the planetary research.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:1587 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Saiger, Peter Paul |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Geographie |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/de/ |
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