Das Unterwasserlidar wird als neues Instrument zur Überwachung des Meeresbodens vorgestellt. Es ist eine Kombination aus einem range gated Videosystem und einem Fluoreszenzlidar. Lidargleichung und Bildkomposition werden unter besonderer Berücksichtigung von Vielfachstreuung diskutiert. Algorithmen zur Inversion der Fluoreszenzlidarsignale liefern die optischen Eigenschaften der Wassersäule, eines abgesunkenen Schadstoffes und des Meeresbodens. Die optische Übertragungsfunktion einer Wassersäule wird bestimmt und zur Entfaltung der Streulichtbilder angewandt. Die Funktion des Sensors hängt stark von den optischen Eigenschaften der Wassersäule, des Meeresbodens, des Sinkers und der Objekte ab. Diese Eigenschaften variieren von klarem Ozean- zu trübem Küstenwasser, von schwarzem Schlamm zu weissem Sand, von stark fluoreszierenden zu nicht-fluoreszierenden Substanzen und von schwarzen zu weissen Objekten, so daß eine allgemein gültige Aussage nicht getroffen werden kann. Die in dieser Arbeit angegebenen Gleichungen erlauben jedoch die Vorhersage von Bildern und Signalen für jedes gegebene Szenario. <dt.>
The underwater lidar is presented as a new optical instrument for seafloor monitoring. It is a combination of a range gated video system and a fluorescence lidar. Lidar equation and image formation are discussed, with a focus on multiple scattering effects. Inversion algorithms of fluorescence lidar signals provide optical characteristics of water column, sunken pollutant and sea bottom, e.g. emission spectrum and fluorescence lifetime. The optical transfer functions of water columns are determined, and a restoration algorithm is applied for deconvolution of range gated video images. The performance of the sensor depends on optical properties of the water column, the seafloor, the pollutants and the targets. These characteristics cover a wide range - from clear ocean to turbid river water, from dark mud to white sand, from strong fluorescent to non-fluorescent substances, from black to white objects - so that a general statement cannot be made. Nevertheless, the equations given by this work allow to predict signals and images for every defined scenario. <engl.>
Fluorescence lidar, range gated video, transfer functions, lidar equation, image restoration. <keywords>
Viele Anwendungsbereiche der Solarenergie und der Tageslichtnutzung in Gebäuden erfordern räumlich und zeitlich hochaufgelöste Einstrahlungsdaten. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Ableitung solch hochaufgelöster Einstrahlungsdaten aus Meteosat-Aufnahmen. Zu diesem Zweck wird die Heliosat-Methode verwendet, ein statistisches Verfahren zur Berechnung der Globalstrahlung aus Satellitendaten. Diese Methode wird um die Modellierung der Diffusstrahlung erweitert und darüberhinaus in zwei wesentlichen Bereichen verbessert: Zur Normierung des Satellitensignals wird das Rückstreusignal der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Sonnen- und Satellitenposition erfasst. Zur Bestimmung der Globalstrahlung wird ein Clearsky-Modell eingesetzt, das die Trübung der Atmosphäre berücksichtigt. Die Untersuchung der Genauigkeit der vorgestellten Methode bildet den Schwerpunkt dieser Arbeit. <dt.>
Solar irradiance data with high temporal and spatial resolution are necessary for applications in solar energy and daylighting. The aim of this work is to derive appropriate irradiance data from Meteosat imagery. For this purpose the Heliosat method is applied. It is a statistical approach to calculate global irradiance values from satellite data. The method is extended to account for diffuse irradiance. Improvements are implemented in two main parts of the method: The normalization of the satellite signal accounts for the radiance scattered by the atmosphere towards the satellite, its magnitude is influenced by the positions of sun and satellite. For the determination of global irradiance a clearsky model which accounts for atmospheric turbidity is introduced. Special emphasis is on the analysis of the method's accuracy. <engl.>