Das Erzeugen scharfer Bilder aus dem All mit langwelligen elektromagnetischen Wellen stellt eine bedeutende technische Herausforderung dar. SAR, oder Synthetic Aperture Radar, ist eine Technologie, die es ermöglicht, die scheinbaren Grenzen der Physik zu überwinden. In diesem Video erfahrt ihr, wie SAR funktioniert und wie es physikalische Prinzipien nutzt, um physikalische Einschränkungen zu umgehen
Satellitenbilder zeigen die Schönheit der Erde, ermöglichen neue Erkenntnisse in der Forschung und liefern wichtige Daten für zahlreiche Anwendungsbereiche. Doch was kann man auf ihnen wohl am häufigsten beobachten? Die Antwort: Wolken, Wolken und nochmals Wolken. Eine zeitlich lückenlose Beobachtung der Vorgänge auf der Erdoberfläche vom Weltall aus wird so natürlich erschwert. Doch es gibt Satelliten und Sensoren, für die Wolken kein Problem darstellen und die eine ganze Reihe von Eigenschaften haben, die sie zu wichtigen Werkzeugen für die Beobachtung unseres Planeten machen – die Radarsatelliten.
Die Physik der elektromagnetischen Wellen eröffnet der Fernerkundung nicht nur viele Möglichkeiten, sondern sorgt auch für gewisse Einschränkungen. Diese Einschränkungen besagen: Radarsatelliten können eigentlich nicht funktionieren! Warum? Das lässt sich, mathematisch und physikalisch, herleiten.
Das Ziel der Unterrichtseinheit „Mittelwertberechnung von der ISS“ (Mathe) ist es, Schülerinnen und Schüler (SuS) mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe des arithmetischen Mittels auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein ISS-Bild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistische Methode wenden die (SuS) an, um Bildkorrekturen an dem Bild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren.
Klassen: 6, 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: leicht
Voraussetzungen: keine
Themen: Stochastik, Bildverbesserung, Mittelwerte Moving Window
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Andreas Rienow
Die Schüler und Schülerinnen sollen…
Zentrales Element dieser Lerneinheit ist das Beispiel eines Flugzeugs, das für Scanneraufnahmen über eine Landschaft fliegt und durch eine Windböe vom geraden Kurs abkommt. Die dadurch auf dem Scannerbild entstandene Verzerrung können die Schülerinnen und Schüler durch eine Funktion korrigieren. Zusätzlich zum Verständnis der mathematischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auch Aspekte der Fernerkundung kennen.
Klassen: 8
Bearbeitungszeit: 2 Stunden
Niveau: leicht
Voraussetzungen: Grundlagen im Bereich lineare Funktionen
Themen: Geokorrektur, Koordinatensystem, Lineare Funktion, Verzerrung, digitale Bilder
Autoren: Henryk Hodam
Das Ziel der Unterrichtseinheit „Bildverbesserung mit Statistik“ ist es, Schüler/Innen mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe des arithmetischen Mittels und des Medians auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein Satellitenbild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistischen Methoden wenden die Schüler/Innen an, um Bildkorrekturen an dem Satellitenbild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren.
Klassen: 6, 7, 8, 9
Bearbeitungszeit: 1 Stunde
Niveau: aufbauend
Voraussetzungen: keine
Themen: Bildverbesserung, Mittelwerte, Moving Window,
Stochastik
Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Ali Zubair Shah
Die Übungen “Berge auf Mond und Erde” wurden im Rahmen der Projekte ESERO Germany und “Columbus Eye – Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht” an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Sie sind optimal an die deutschen Mathematik-Lehrpläne angepasst und können sowohl im Unterricht als auch als Hausaufgaben eingesetzt werden. Die Schüler*innen üben die für eine Aufgabenstellung wichtigen Informationen aus einem Text zu gewinnen und berechnen dann wie groß der Mount Everest und der Mons Huygens sind, bevor sie die
beiden Berge miteinander vergleichen und in ein Verhältnis zueinander setzen.
In der ColumbusEye-App können die Berge des Arbeitsblattes jetzt in 3D betrachtet werden. Als AR-Marker dient die Aufgabenseite des Arbeitsblattes.
Columbus-Eye-App kostenlos bei Google Play (Part “Berge im Sonnensystem”)
Ziele: Die Schüler*innen…