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166 Full Paper Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf Basis eines HRSC-Orthofotomosaiks der Mission Mars Express Topografic Maps of the MC-11-E Region of Mars – Based on the Data by the High Resolution Stereo Camera (HRSC) of the ESA Mission Mars Express Katja Schulz Kartographie & Geomedien, Beuth Hochschule für Technik Berlin · [email protected] Zusammenfassung: Das Ziel ist die Erstellung von vier druckbaren Karten einer vordefinierten Region auf dem Mars. Es wurden Daten der hochauflösenden Stereokamera (HRSC) der ESA Mission Mars Express verwendet, die ein Farbbildmosaik und ein Digitales Geländemodell (Terrainmodell DTM) dieser Region auf dem Mars, nämlich des Quadranten MC-11-E, lieferten. Die Karten werden im Maß- stab 1:700.000 mit Nomenklatur, Höhenlinien, Gradnetz und Übersichtskarten erstellt. Als Karten- grundlage dienen die Stereo- und Farbbilder des Quadranten MC-11-E. Aufgrund der Größe des Mo- saiks ist es nicht möglich, eine gedruckte Karte der gesamten Region MC-11-E zu erstellen. Deshalb wird das Mosaik in vier Teile unterteilt. Die konkreten Ziele bei der Bearbeitung sind die Helligkeits- verstärkung der vier georeferenzierten Farbbildmosaike, die Berechnung des Maßstabs, das Einfügen des Gradnetzes, das Einfügen der Nomenklatur, die Anpassung des Kartenlayouts und die Erstellung von drei verschiedenen Übersichtskarten. Schlüsselwörter: Hochauflösende Stereokamera (HRSC), Digitales Geländemodell, Farbbildmosaik Abstract: The target is to create four printable maps of a pre-defined region on Mars. The data that I have primarily used was provided to me by the High Resolution Stereo Camera (HRSC) of the ESA Mission Mars Express. This data has been used to provide the color image mosaic and a digital terrain model (DTM) of this region on Mars, the quadrangle MC-11-E. The maps are created at a scale of 1:700.000 including nomenclature, contour lines, grading networks and overview maps. The stereo- scopic and color images of the quadrangle MC-11-E serve as the basis for the maps. Due to the size of the mosaic, it is not possible to create a printed map of the entire MC-11-E region. Therefore, the mosaic is divided into four parts. The concrete objectives in the processing are the brightness enhance- ment of the four georeferenced color image mosaics, the calculation of the scale, the insertion of the gradation network, the insertion of the nomenclature, the adaptation of the map layout and the creation of three different overview maps. Keywords: High Resolution Stereo Camera (HRSC), digital terrain model, color mosaic 1 Einleitung Der Mars ist als terrestrischer Planet (neben Merkur, Venus und Erde) im inneren Sonnen- system von besonderem Interesse für die Planetenforschung. Seit den 1970er-Jahren nimmt die Exploration mit Raumsonden zum Mars zunehmend an Fahrt auf. So scheint es nur eine Frage der Zeit, bis weiche Landungen auf der Marsoberfläche und damit eine intensivere Erforschung des Planeten auch im Rahmen bemannter Expeditionen möglich werden. Die AGIT Journal für Angewandte Geoinformatik, 3-2017, S. 166-177. © Wichmann Verlag, VDE VERLAG GMBH · Berlin · Offenbach. ISBN 978-3-87907-633-8, ISSN 2364-9283, eISSN 2509-713X, doi:10.14627/537633018. Dieser Beitrag ist ein Open-Access-Beitrag, der unter den Bedingungen und unter den Auflagen der Creative Commons Attribution Lizenz verbreitet wird (http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/).

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Page 1: Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf ......Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht

166 Full Paper

Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E ‒ erstellt auf Basis eines HRSC-Orthofotomosaiks der Mission Mars Express

Topografic Maps of the MC-11-E Region of Mars – Based on the Data by the High Resolution Stereo Camera (HRSC) of the ESA Mission Mars Express

Katja Schulz

Kartographie & Geomedien, Beuth Hochschule für Technik Berlin · [email protected]

Zusammenfassung: Das Ziel ist die Erstellung von vier druckbaren Karten einer vordefinierten Region auf dem Mars. Es wurden Daten der hochauflösenden Stereokamera (HRSC) der ESA Mission Mars Express verwendet, die ein Farbbildmosaik und ein Digitales Geländemodell (Terrainmodell ‒ DTM) dieser Region auf dem Mars, nämlich des Quadranten MC-11-E, lieferten. Die Karten werden im Maß-stab 1:700.000 mit Nomenklatur, Höhenlinien, Gradnetz und Übersichtskarten erstellt. Als Karten-grundlage dienen die Stereo- und Farbbilder des Quadranten MC-11-E. Aufgrund der Größe des Mo-saiks ist es nicht möglich, eine gedruckte Karte der gesamten Region MC-11-E zu erstellen. Deshalb wird das Mosaik in vier Teile unterteilt. Die konkreten Ziele bei der Bearbeitung sind die Helligkeits-verstärkung der vier georeferenzierten Farbbildmosaike, die Berechnung des Maßstabs, das Einfügen des Gradnetzes, das Einfügen der Nomenklatur, die Anpassung des Kartenlayouts und die Erstellung von drei verschiedenen Übersichtskarten.

Schlüsselwörter: Hochauflösende Stereokamera (HRSC), Digitales Geländemodell, Farbbildmosaik

Abstract: The target is to create four printable maps of a pre-defined region on Mars. The data that I have primarily used was provided to me by the High Resolution Stereo Camera (HRSC) of the ESA Mission Mars Express. This data has been used to provide the color image mosaic and a digital terrain model (DTM) of this region on Mars, the quadrangle MC-11-E. The maps are created at a scale of 1:700.000 including nomenclature, contour lines, grading networks and overview maps. The stereo-scopic and color images of the quadrangle MC-11-E serve as the basis for the maps. Due to the size of the mosaic, it is not possible to create a printed map of the entire MC-11-E region. Therefore, the mosaic is divided into four parts. The concrete objectives in the processing are the brightness enhance-ment of the four georeferenced color image mosaics, the calculation of the scale, the insertion of the gradation network, the insertion of the nomenclature, the adaptation of the map layout and the creation of three different overview maps.

Keywords: High Resolution Stereo Camera (HRSC), digital terrain model, color mosaic

1 Einleitung

Der Mars ist als terrestrischer Planet (neben Merkur, Venus und Erde) im inneren Sonnen-system von besonderem Interesse für die Planetenforschung. Seit den 1970er-Jahren nimmt die Exploration mit Raumsonden zum Mars zunehmend an Fahrt auf. So scheint es nur eine Frage der Zeit, bis weiche Landungen auf der Marsoberfläche und damit eine intensivere Erforschung des Planeten auch im Rahmen bemannter Expeditionen möglich werden. Die

AGIT ‒ Journal für Angewandte Geoinformatik, 3-2017, S. 166-177. © Wichmann Verlag, VDE VERLAG GMBH · Berlin · Offenbach. ISBN 978-3-87907-633-8, ISSN 2364-9283, eISSN 2509-713X, doi:10.14627/537633018. Dieser Beitrag ist ein Open-Access-Beitrag, der unter den Bedingungen und unter den Auflagen der Creative Commons Attribution Lizenz verbreitet wird (http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/).

Page 2: Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf ......Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht

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technologischen Fortschritte im Bereich der Fotokartierung, von der konventionellen zur di-gitalen und multispektralen Fotografie und der abbildenden Spektroskopie in Wellenlängen, ermöglichen neue Erkenntnisse über die Oberflächenformen des Mars. Gleichzeitig erhofft man sich Einsichten bezüglich möglicherweise existierender oder ausgestorbener Lebensfor-men und auch die Beantwortung der Frage nach der Entstehung der erkennbaren geomorpho-logischen Phänomene durch fluviatile, äolische und glaziale Prozesse sowie infolge vulkani-scher Vorgänge. Die Erkenntnisse infolge der Marsmission Mars Express tragen wesentlich dazu bei, die Oberflächenbeschaffenheit und -formationen zu erkennen. Sie dienen auch der Vorbereitung künftiger Missionen.

Die High Resolution Stereo Camera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Le-wicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Lei-tung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 51 Co-Investigato-ren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Seit 2004 liefert die Kamera hochauf-lösende Bilder von dem Roten Planeten.

2 Datenerfassung und Datenverarbeitung

Alle Daten für die Erstellung der topographischen Karten wurden mit der Kamera HRSC aufgenommen. Damit eine bestimmte Region auf dem Mars aufgenommen werden kann, werden zuerst die Flugbahn des Orbiters und die Blickrichtung der Kamera mit einer vorhan-denen Marskarte verglichen. Der hochauflösende Stereokopf besteht aus neun lichtempfind-lichen Charge Coupled Devices(CCD)-Zeilensensoren, die hinter dem Linsenobjektiv paral-lel und quer zur Flugrichtung angeordnet sind. Die neun lichtempfindlichen CCD-Zeilensen-soren sind für unterschiedliche Aufgaben ausgelegt (ESA, 2004). Drei nehmen den roten, grünen und blauen Spektralbereich auf, ein vierter den Infrarotbereich und vier weitere so-genannte Stereokanäle, sind wichtig zur späteren Berechnung der dreidimensionalen Bilder (ESA, 2016a).

Vier der neun Kanäle sind unter verschiedenen Winkeln nach vorne angeordnet, vier weitere nach demselben Prinzip nach hinten. Zwischen diesen vier Kanälen befindet sich der Nadir-kanal, der die Marsoberfläche genau senkrecht nach unten aufnimmt und somit Aufnahmen mit einer sehr hohen Detailschärfe macht (DLR, 2004; Möller, 2001).

Die neun Zeilensensoren scannen alle denselben Bildstreifen auf der Marsoberfläche Zeile für Zeile aufgrund der Vorwärtsbewegung des Orbiters, wie in Abbildung 1 gut zu erkennen ist. Hierbei wird jedes Objekt auf der Oberfläche vom Sensor unter einem anderen Blickwin-kel abgebildet (Jaumann et al., 2007; DLR, 2009). Aus diesen verschiedenen Blickwinkeln heraus lassen sich mittels photogrammetrischer Verfahren 3D-Geländemodelle errechnen (ESA, 2004).

Die Datenverarbeitung umfasst die Erstellung eines Digitales Geländemodells (Terrainmo-dells ‒ DTMs), die geometrische Korrektur in Form einer Orthobildentzerrung, die radiomet-rische Korrektur und die Bildmosaikierung (Michael et al., 2016; Gwinner et al., 2016).

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Abb. 1: Funktionsweise der HRSC Quelle: geändert nach http://www.dlr.de/mars-express/Portaldata/8/ Resources/hrsc/hrsc_funktion.jpg

Es wird ein Konzept für die Erstellung eines topographischen Kartenwerkes vorgestellt und wie die ersten Karten daraus abgeleitet werden. Die Daten der HRSC liefern ein Farbbildmo-saik und ein DTM der Region MC-11-E auf dem Mars. Für die Datenverarbeitung sind Mit-arbeiter des DLR, der Freien Universität Berlin (FUB) und der Leibniz Universität Hannover (LUH) zuständig. Sie alle bilden einen Teil des HRSC-Wissenschaftsteams. Zur Begrenzung der Datenmenge wurde das Viereck MC-11-E in vier Teile unterteilt, nämlich Nordwest, Nordost, Südwest und Südost (MC-11-E-NW, MC-11-E-NE, MC-11-E-SW und MC-11-E-SE). Jedes Kartenblatt basiert auf einem Farbmosaik und einem DTM bestehend aus 89 ein-zelnen HRSC-Bildstreifen. Die Karten werden im Maßstab 1:700.000 mit Nomenklatur, Hö-henlinien, Gradnetz und drei Übersichtskarten erstellt.

3 Topographie des Planeten Mars und des Quadranten MC-11-E

Die beiden Hemisphären des Mars, weisen starke Gegensätze auf, sodass man schon von einer Dichotomie des Mars sprechen kann.

Die Karte (Abb. 2) zeigt ein farbcodiertes Relief der Marsoberfläche. Sie ist während der be-reits abgeschlossenen Mission Mars Global Surveyor (MGS) entstanden. Der Mars Orbiter Laser Antimeter (MOLA) an Bord der Sonde hat den Abstand zur physischen Marsoberflä-che gemessen. Die berechneten Höhen auf dem Mars in Bezug auf den Aeroiden reichen von ‒8.199 bis 21.229 Metern. In der Farbskala beschreibt die Farbe Weiß den höchsten und die Farbe Blau den niedrigsten Punkt (Smith et al., 2001).

Auf der Südhalbkugel befindet sich ein riesiges Hochland, welches durchschnittlich zwei bis drei Kilometer über dem Nullniveau liegt. Viele Einschlagskrater und einige Schildvulkane prägen diese Oberfläche (Jaumann & Köhler, 2013).

Die auf der Nordhalbkugel fast kraterlose Tiefebene liegt durchschnittlich drei bis fünf Kilo-meter unter dem Nullniveau. Olympus Mons, ein ehemaliger Vulkan ist der höchste Berg auf dem Mars und auch auf den anderen terrestrischen Planeten. Mit seinen mehr als 22 Kilome-tern Höhe über dem mittleren Plattenniveau und einem Durchmesser von fast 600 Kilometern könnte er Deutschland einmal komplett abdecken (DLR, 2016b).

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Abb. 2: Die Topographie des Planeten Mars, Bilddaten: MOLA (NASA/JPL)

Auch der Quadrant MC-11-E weist eine beeindruckende Topographie auf.

Er liegt auf der Nordhalbkugel des Mars und erstreckt sich von 337,5° bis 360° östlicher Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht sich das Mawrth Vallis, bei dem es sich um eines der größeren Täler auf dem Mars handelt, mit einer Länge von 600 Kilometern und einer Tiefe von bis zu zwei Kilometern. Die südwestliche Region beinhaltet das bis zu vier Kilometer tiefe Ares Vallis und ein chaotisch anmutendes Gebiet namens Aram Chaos, das in einem 280 Kilome-ter großen Krater liegt. MC-11-E liegt in der Hochplateauebene Arabia Terra, welche durch-schnittlich zwei bis drei Kilometer über der Nullebene liegt (DLR, 2016b; DLR, 2006).

4 Erstellung topographischer Karten von MC-11-E

Für die Erstellung der topographischen Karten wurden verschiedene Programme wie Adobe Illustrator und Photoshop CS5 verwendet, die unter dem Betriebssystem Windows 7 Enter-prise oder verschiedene Softwarelösungen die unter Linux Red Hat Enterprise 7.3 arbeiten. Dazu gehören neben dem Texteditor nedit u. a. der Bildbeobachter xvd und diverse DLR-Programme wie z. B. dtmtool, dlrmaptran, imageborder oder PIMap.

Das Mosaik umfasst eine Fläche von über 1.300 Kilometer von Norden nach Süden und 180 Kilometer von Osten nach Westen. Insgesamt wurden für dieses Bild einzelne Stereo- und Farbbilder von insgesamt 89 Orbits zusammengefügt (DLR, 2015). Die Abbildung 3 zeigt das 30-teilige Schema, mit dem das topographische Kartenwerk erstellt wird und wo genau sich der Quadrant MC-11-E befindet.

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Abb. 3: 30-teiliges Schema Quelle: Greeley & Batson, 1990

Abb. 4: Der Quadrant MC-11-E Bilddaten: HRSC (ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO)

4.1 Farbmosaik (Color mosaic)

Das Farbmosaik MC-11-E ist bereits in vier Kacheln (NW – North West, NE – North East, SW – South West, SE – South East) (Abb. 4) unterteilt, liegt aber noch in einer anderen Projektion vor. Die Kacheln werden von einer Zylinderprojektion in eine Mercatorprojektion mit Schnittzylinder bei +15° und ‒15° umprojiziert.

4.2 DTM

Das DTM von MC-11-E ist bereits in vier Kacheln geschnitten wie das Farbmosaik. Es wird für die Erstellung der Höhenlinien und die Erstellung des farbcodierten und schattierten Re-liefs verwendet.

Das DTM von MC-11-E-NW hat eine Auflösung von 12.881 18.661 Pixeln. Jedes Pixel enthält eine Höheninformation, die sich auf den Marsradius von 3.396,19 Kilometer bezie-hen.

4.3 Ermittlung der Kartengröße

Die Ermittlung der Kartengröße dient der Bestimmung von Höhe und Breite des Kartenbildes in Zentimetern und dem Ziel, die Auflösung der Bilddaten von 50 m/Pixel möglichst verlust-frei darzustellen. Dabei soll allerdings eine maximale Breite von 106 Zentimetern im Druck

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nicht überschritten werden. Es wird mit einer Zeichenfläche von einem Meter Breite gear-beitet.

Die Region MC-11-E liegt in vier gleich großen Kacheln mit Länge Breite = 17.782 13.336 Pixeln in einer Zylinderprojektion vor. Eigentlich sollen die Karten in eine Mercator-projektion mit Schnittzylinder bei +15° und ‒15° dargestellt werden.

Da die Angabe von Schnittparallelen bei der Mercatorprojektion im verwendeten Programm jedoch nicht möglich ist, wird das Mosaik in Lamberts winkeltreue Kegelprojektion mit Schnittkegel bei ‒14,999° und +15° umprojiziert. Diese weist anschließend die gleichen Merkmale auf wie die gewünschte Projektion.

Daraus ergibt sich eine neue Größe von 18.664 12.882 Pixeln je Kachel für NW und NE und 17.377 12.882 Pixeln je Kachel für SW und SE, die als Grundlage für die Ermittlung der Kartengröße benutzt werden. Der Zielmaßstab ist für alle Karten 1:700.000.

Alle Karten werden eine Breite von ca. 92 Zentimeter auf dem Ausdruck einnehmen. So besteht ausreichend Platz für die Gitterbeschriftung am Kartenrand und die Vorabeinteilung des Gebietes in 4 Kacheln kann beibehalten werden. In der Länge unterscheiden sich die vier Karten. Die Karten NW und NE sind ca. 133,3 Zentimeter lang, während SW und SE mit ca. 124 Zentimeter etwas kürzer sind. Das kommt daher, dass sich beim Umprojizieren die Schnittpunkte des Schnittzylinders bzw. -kegel ändern. Der Schnittkegel der Lambertprojek-tion ist minimal konisch. Die Projektion ist eine winkeltreue und keine flächentreue.

4.4 Gradnetz in der topographischen Karte

Für die vier Karten wurde jeweils ein Gradnetz im DLR-Programm PIMap mit einem Netz-abstand von 1° angefertigt. Für jede Karte wird das Gradnetz individuell angefertigt.

4.5 Höhenlinien in der topographischen Karte

Als Grundlage für die Höhenlinien dient ein vom DLR bereitgestelltes hochauflösendes DTM. Zur Erstellung der Höhenlinien wird aber ein geglättetes DTM als Grundlage verwen-det. So wird sichergestellt, dass die Höhenlinien noch genügend Informationen über das Ge-lände beinhalten, aber dennoch nicht zu verschnörkelt dargestellt werden. Durch die Äqui-distanz von 250 Metern bekommt der Kartenleser einen detaillierten Eindruck von den Ober-flächenbeschaffenheiten.

4.6 Übersichtskarten

Für jedes Kartenblatt wurden drei Übersichtskarten individuell angefertigt

Übersichtskarte von MC-11-E (Index Map of MC-11-E)

Die Übersichtskarte von MC-11-E wurde in Adobe Illustrator angefertigt. Abbildung 5 zeigt eine Übersichtskarte des gesamten Quadranten MC-11. Der jeweilige Kartenausschnitt wird immer farbig hervorgehoben. In diesem Fall ist der Kartenausschnitt des Kartenblattes MC-11-E North West hervorgehoben.

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Abb. 5: Grafische Darstellung der Index Map of MC-11-E

Abb. 6: Grafische Darstellung der HRSC-Orbits von MC-11-E-NW

Übersichtskarte der HRSC-Bilder (Index of HRSC-Images)

Für die Übersichtskarten zur Veranschaulichung der verwendeten Orbits (Bildstreifen) wird für jede Karte eine Übersicht im SVG-Format erstellt. Das SVG-Format hat den Vorteil, dass bei der späteren Bearbeitung in Adobe Illustrator jeder einzelne Bildstreifen bereits mit sei-nem Namen importiert wird. Das erleichtert die Zugehörigkeitsbeschriftung am Rand dieser Übersichtskarte.

Mit dem DLR-Programm imageborder unter Linux lässt sich für jedes Mosaik eine Übersicht der verwendeten Bildstreifen erstellen. Das Mosaik ist über Längen- und Breitengrade be-grenzt. Das Programm errechnet aus dem Farbmosaik und einer Liste aller verwendeten Or-bits, die für das jeweilige Mosaik verwendet wurden, die Umrisse der Bildstreifen und spei-chert diese in einem SVG-Format. In Abbildung 6 sind die Orbits farbig hervorgehoben und am rechten Rand namentlich aufgelistet, wie sie in der Datenbank abgespeichert sind. Die Abbildung zeigt die Umrisse der verwendeten HRSC-Orbits (Footprints) des Farbbildmosa-iks MC-11-E-NW. Jede farbige Linie beschreibt den Umriss eines Bildstreifens.

Farbcodiertes und schattiertes Relief (Color-coded and shaded relief)

Für die Übersichtskarte des farbcodierten und schattierten Reliefs wird das HRSC-DTM MC-11-E verwendet. Jedes Pixel des DTMs enthält eine Höheninformation, die durch einen Grau-wert dargestellt wird. Aus dem DTM (Abb. 7a) wird ein schattiertes Relief (Abb. 7b) als HALF-Datentyp mit Werten von 0 bis 16.000 abgeleitet. Normalerweise ist dieser Wertebe-reich bei einem HALF deutlich größer.

(HALF-Wertebereich = 2 Byte = 16 Bit, normalerweise von ‒32.000 bis +32.000)

Dieses neue Bild wird in seiner Schattierung verändert, indem der Tonwertumfang von 0 bis 16.000 auf 7.000 bis 15.000 eingegrenzt wird. Dadurch wird die Helligkeit im Bild erhöht und der Kontrast verstärkt. Das daraus resultierende Bild (Abb. 7c) wird dann von HALF mit 16 Bit in Byte mit 8 Bit mit einem Tonwertumfang von 0 bis 255 konvertiert.

Bei dieser Transformation wird der Tonwertumfang gestaucht und umgewandelt.

Page 8: Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf ......Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht

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Abb. 7: a) DTM MC-11-E-NW b) Schattiertes Relief MC-11-E-NW c) Transformiertes schattiertes Relief von MC-11-E-in 8 Bit Bilddaten: HRSC (ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO)

Zusätzlich wird das DTM in die Farbkanäle Rot, Grün und Blau aufgesplittet (Abb. 8), also von den Höheninformationen in die drei Farbkanäle. Dies geschieht unter Angabe einer Farb-tabelle (Lookuptable) und des höchsten und niedrigsten Wertes des jeweiligen DTMs. Hier-bei kann der Höhenwertebereich gestaucht werden, damit die Höhenunterschiede in den ein-zelnen Karten farblich optimaler bzw. vielseitiger dargestellt werden.

Abb. 8: Aufgesplittertes DTM von MC-11-E-NW in die Kanäle a) Rot, b) Grün, c) Blau Bilddaten: HRSC (ESA/DLR/FU Berlin, CC

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Die so entstandenen vier Bilder (Rot, Grün, Blau und Schattierung) werden in den HSI-Farb-raum (HSI – Farbton, Sättigung und Helligkeitswert) transformiert und anschließend in den RGB-Farbraum zurückgewandelt. Dabei entstehen drei Farbbänder (RGB) mit zusätzlicher Schattierung. Anschließend werden die neu gewonnenen Bilder (Rot, Grün und Blau) kom-biniert in einem Bildformat als Tagged Image File Format (TIFF) abgespeichert.

Die fertige Übersichtskarte (Abb. 9) wird mit einem Gitternetz inklusive Beschriftung und einer Farbskala versehen. So kann der Kartenleser auf den ersten Blick die höchsten und tiefsten Stellen erkennen. In der Farbskala beschreibt die Farbe Weiß den höchsten und die Farbe Blau den niedrigsten Punkt.

Abb. 9: Übersichtskarte des farbcodierten, schattierten Reliefs von MC-11-E-NW (Bilddaten: HRSC (ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO))

4.7 Nomenklatur in der topographischen Karte

Zur Nomenklatur der Region MC-11-E gehören vor allem die Namen von Kratern und Tä-lern. Es werden die von der International Astronmical Union (IAU) anerkannten Namen in die Karten eingetragen. Dies erfolgt mithilfe des geographischen Lexikons der planetaren Nomenklatur. Es enthält alle anerkannten Namen von topographischen Merkmalen des Mars und anderer Himmelskörper. Die Krater sind klassifiziert nach der Größe des Durchmessers mit drei unterschiedlichen Schriftgrößen beschriftet.

Page 10: Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf ......Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht

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5 Ergebnisse & Ausblick

Die Erstellung der vier Karten von MC-11-E ist erfolgreich abgeschlos-sen. In dieser Form sind zum ersten Mal topographische Karten vom Mars mit hochauflösenden Farbbild-mosaiken erstellt worden. Die Ab-bildung 10 zeigt eine verkleinerte Darstellung des Kartenblatts MC-11-E-NW. Die Ausarbeitung eines Konzepts für die Erstellung eines to-pographischen Kartenwerkes er-weist sich als relativ unkompliziert. Obwohl die Erstellung planetarer Karten nicht zum Standardrepertoire eines Kartografen gehört, und viele Standards aus der gängigen Literatur nicht ohne Weiteres anwendbar sind, muss viel Eigeninitiative ge-zeigt und mit erfahreneren Mitarbei-tern des DLR über die Vorgehens-weise diskutiert werden. Die Karten bieten dem Kartenleser einen sehr guten Eindruck über die Topogra-phie des Mars, was an den hochauf-lösenden Farbbildmosaiken liegt. Sie sind außerdem interessant für an-dere Forschungsbereiche z. B. bei der Unterstützung der geologischen und geomorphologischen Interpreta-tionen. Die Karten sollen als Print-produkt gesehen werden, welche auch am Bildschirm betrachtet wer-den können. Die HRSC der Mission Mars Express wird auch in den kom-menden Jahren noch hochauflö-sende Bilder der Marsoberfläche lie-fern, die für die Erstellung weiterer topographischer Karten des Roten Planeten verwendet werden. Die Karten – und weitere, die mit den HRSC-Daten erstellt werden kön-nen – sollen helfen, zukünftige Mars-Expeditionen zu planen.

Abb. 10: Kartenblatt von MC-11-E-NW (Bilddaten: HRSC (ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO))

Page 11: Topographische Karten der Mars-Region MC-11-E erstellt auf ......Länge und von 0° bis 30° nördlicher Breite (Abb. 4) (Greeley & Batson, 1990). Durch das nordwestliche Gebiet zieht

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Danksagung

Ich möchte mich sehr herzlich bedanken bei meiner Ansprechpartnerin beim DLR, Frau Dipl.-Ing. E. Kersten, für ihr offenes Ohr bei vielen Fragen und fachlichen Problemen sowie die Unterstützung bei vielen Arbeitsschritten. Herrn Dipl.-Geol. K. Gwinner (DLR) und Herrn Dr. G. Michael (FUB) danke ich für ihre fachkompetente Begleitung. Besonders danke ich Herrn Prof. Dr. Möller für die Betreuung meiner Bachelorarbeit an der Beuth Hochschule für Technik in Berlin und für die Anregung an der Teilnahme des „Best Student Paper Award“ im Rahmen der AGIT. Herrn Prof. Dr. Jaumann, Leiter der Abteilung Planetengeologie im Institut für Planetenforschung beim DLR, danke ich für die Erlaubnis zur Teilnahme am „Best Student Paper Award“ im Rahmen der AGIT.

Literatur

DLR (2006). Aram Chaos, östlich der Valles Marineris. Retrieved Dec 02, 2016, from http://www.dlr.de/mars-express/desktopdefault.aspx/tabid-4547/421_read-3438/.

DLR (2009). HRSC – die hochauflösende Stereokamera. Retrieved Dec 02, 2016, from http://www.dlr.de/mars-express/desktopdefault.aspx/tabid-290/944_read-1409/.

DLR (2015). Der Mars im Großformat. Retrieved Dec 13, 2016, from http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10080/150_read-13327/#/gallery/ 19116.

DLR (2016a). High Resolution Stereo Camera – HRSC. Retrieved Jan 25, 2017, from http://www.dlr.de/pf/Desktopdefault.aspx/tabid-331/1198_read-2260/.

DLR (2016b). Spuren von Wasser in einem der Größten Täler auf dem Mars. Retr. Dec 02, 2016, from http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-18553/.

ESA (2004). MARS EXPRESS – The Scientific Payload. Noordwijk: ESA Publications Divi-sion.

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