Multiples Raum-Zeit-Versagen

Satellitenbildbeweisen kritisch gegenüber zu stehen ist ja immer eine hervorragende Idee. Aber was sich Spiegel Online heute als "Analyse" der angeblichen Beweise, die Russland für einen Ölhandel zwischen dem IS und der Türkei vorgelegt hat, geleistet hat… Da fehlen einem die Worte!

Nehmen wir z.B. dieses Bild aus dem SpOn-Artikel (zur Vergrößerung anklicken):

Dazu schreibt SpOn: "Moskau hat keine Angaben darüber gemacht, wann und wo die Aufnahmen gemacht wurden".
Na, da helfe ich doch gerne weiter! Die Aufnahmen wurde am 28. November 2015 in der Nähe von Karachok in Syrien gemacht. Und das weiß ich nicht aus komplizierten Bildanalysen, das hat mir der Generalleutnant der russischen Armee Sergei Rudskoy verraten. Einfach so. Denn das russische Verteidigungsministerium hat alle Folien der Präsentationen zum Thema online gestellt. Das hier von SpOn präsentierte Bild stammt von Folie 24 aus der Präsentation von Sergei Rudskoy. Und auf Folie 23 seiner Präsentation gibt es das Übersichtsbild, aus dem die beiden obigen Ausschnitte A und B gewählt wurden. Und da steht, daß diese Aufnahme eben vom 28. November 2015 und aus Karachok stammt.
Aber die Leistung der Spiegelleute steigert sich noch. Hier:

SpOn schreibt dazu: "Moskau machte keine Angaben dazu, von wann das Bild stammt." Und nun ist mein Russisch ja auch nicht sooo wahnsinnig gut. Aber ich glaube, "18. Oktober 2015", wie es fett und deutlich weiß unterlegt im Bild selbst drin steht, das bedeutet schon soviel wie "18. Oktober 2015", das Aufnahmedatum des Bildes. Und das ist auch kein einmaliger Fehler, im nächsten Bild zum SpOn-Artikel dasselbe:

Auch zu dieser Aufnahme heißt es von SpOn: "Sie ist ebenfalls nicht datiert." Und auch hier steht das Aufnahmedatum 18. Oktober 2015 im weiß unterlegten Text im Bild drin.
Soviel Dummdreistigkeit, Bilder aus einer Präsentation zu nehmen und über sie zu schreiben, ohne sie sich auch nur mal flüchtig anzusehen… Das ist selbst für Propagandamaßstäbe bemerkenswert!

Die Auflösung

Es ist ja schon ein Elend mit Russia Today. Hin und wieder wird man auf einen Beitrag aufmerksam und denkt "Hey, ist ja schon interessant". Und dann kann man sich sicher sein, kurz darauf bringen sie irgendwas von einer so erlesenen Blödheit, daß sie alles aufkeimende Interesse gleich wieder mit dem Arsch einreissen. Ein aktuelles Beispiel für Letzteres ist ein kurzer Artikel mit dem Titel

"Wieso funktioniert US-Satellitentechnik in Syrien, aber nicht in der Ukraine?"

und dem spannend klingenden Inhalt:

"Auch die Qualität der US-Satellitenaufnahmen aus Syrien im Vergleich zur Ukraine lässt einen verwundert innehalten. Während von dem Luftwaffenstützpunkt in Latakia US-Satelliten hochaufgelöste, glasklare Bilder von russischen Kampffliegern liefern, konnten dieselben Satelliten in der Ukraine nur stark verpixelte und unscharfe Schwarzweißaufnahmen von der angeblichen russischen Invasion liefern."

Das ist natürlich von vorne herein völliger Quatsch, die Bildqualität der von westlichen Institutionen (NATO, Stratfor, etc.) veröffentlichten Satellitenbilder aus der Ukraine und aus Syrien ist genau dieselbe. Da gibt es nichts, was einen innehalten lassen könnte. Man muß sich nur einmal Details wie z.B. Lastwagen in Bildern aus den beiden Ländern ansehen, man erkennt immer in etwa dasselbe Maß an Strukturen. Der einzige offensichtliche Unterschied ist, daß die aktuellen Bilder aus Syrien schön farbig daher kommen, die aus der Ukraine aber in Schwarzweiß gehalten waren. Allerdings ist das kein Merkmal von Qualität, die intuitive Faustregel "farbig = neu und gut, schwarzweiß = alt und schlecht (oder Arthouse!)" gilt da nicht.
Mit Schwarzweiß-Aufnahmen (bzw. korrekt "panchromatischen Bildern") erreicht man eine deutlich höhere Auflösung als mit Farbaufnahmen (bzw. korrekt "Multispektralbildern"). Wenn man doch ein hochaufgelöstes Farbbild haben möchte, dann überträgt man die Farben aus niedrig aufgelösten Farbbildern auf ein hochaufgelöstes Schwarzweißbild. Für diese Farbübertragung gibt es eine ganze Reihe von z.T. Jahrzehnte alten Verfahren; wer im Detail wissen will wie etwa der Satellitenbetreiber DigitalGlobe das macht, oder zumindest ein paar Beispielbilder sehen möchte, der guckt hier. Letztlich liegt auch den hochaufgelösten Farbbildern immer ein hochaufgelöstes Schwarzweißbild zugrunde und das Einfärben ist nur eine erweiterte Bearbeitung zum Aufhübschen wo es aufs hübsch aussehen ankommt (z.B. bei Google Earth). Es ist aber kein eigentliches Qualitätsmerkmal des Bildmaterials.

Guckt man sich allerdings die von Russia Today ausgesuchten Beispielbilder aus Syrien näher an, dann findet man eine kleine Überraschung, die die nähere Analyse der Bilder dann doch ganz spaßig werden läßt (in dem bei DWüdW ja nicht unüblichen, erweiterten Sinne von "Spaß")! Also mal los!

Es geht um zwei Bilder von DigitalGlobe vom 23. September 2015, das Erste ist ein Ausschnitt vom Bassel Al-Assad-Flughafen bei Latakia an der syrischen Mittelmeerküste:

Das zweite Bild zeigt die Militärbasis Istamo, ebenfalls in der Nähe von Latakia:

Wenn man die beiden Bilder genau betrachtet, dann fällt auf: man sieht keine Schatten. Also, wirklich gar keine Schatten, nirgends. Offensichtlich ist der Himmel völlig wolkenlos, und trotzdem wirft kein Flugzeug, kein Haus, nichts einen Schatten. Und die einzige Möglichkeit, vom Himmel auf die Erde zu blicken und nirgends einen Schatten zu sehen, ist, direkt aus Richtung der Sonne zu blicken. Denn ein Schatten ist ja gerade ein Schatten, weil er von der Sonne aus verdeckt ist, und also auch für einen Beobachter vor der Sonne verdeckt. Der Satellit, der diese Aufnahmen gemacht hat, muß also von der Gegend um Latakia aus gesehen am 23. September am Himmel vor oder zumindest sehr nahe bei der Sonne gestanden haben. Und damit wird die Analyse der Bilder ziemlich einfach. Man muß nur alle sich z.Z. im Betrieb befindlichen Satelliten der Firma DigitalGlobe durchgehen und gucken (z.B. hier), welcher am 23. September 2015 dicht an der Sonne vorbei gelaufen ist. Die infrage kommenden Satelliten sind WorldView 1 bis 3 und GeoEye 1, und das Sonnenkriterium ist so stark, da kommt nur ein einziger in Frage, GeoEye 1. Der ist von Latakia aus gesehen ganz nahe an der Sonne vorbeigelaufen, und zwar um 8:19 (UT). Hier ist die Bahn in eine Himmelskarte eingetragen (Norden ist oben, Osten links, das Zenit in der Mitte, die Position der Sonne ist mit dem, nun ja, Sonnensymbol gekennzeichnet):

Und so sieht die Bahn von GeoEye 1 am Vormittag des 23. September über der Erdoberfläche aus:

Damit ist der Ursprung der beiden Bilder auch schon geklärt! Es handelt sich um zwei Ausschnitte eines Aufnahme, die vom Satelliten GeoEye 1 am 23. September 2015 um 8:19 (UT) gemacht wurde. Auch die ungefähre Position am Himmel während der Aufnahme ist klar, man muß nur nachsehen, wo die Sonne an diesem Tag um diese Uhrzeit und an diesem Ort stand. Das war bei einem Azimutwinkel von 152^o (gemessen entlang des Horizonts von Norden über Osten, also hier in Richtung SSO) und einer Höhe von 51^o über dem Horizont.

Damit wären wir eigentlich fertig. Wobei, vielleicht wollen wir ja doch noch die Auflösung der Bilder wissen, wo sie RT schon innehalten lässt? Und zugleich wäre dies ein guter Beispielfall, um die in vorherigen Posts schon benutzte Methode der Positionsbestimmung des Satelliten aus der geometrischen Bildverzerrung zu testen. Wo wir die Position am Himmel doch allein aus dem fehlenden Schatten kennen, da haben wir doch eine Referenz…
Also doch noch ein bisschen weiter:

Als Testfall eigent sich das zweite Bild, das von der Militärbasis Istamo. Denn dort erkennt man eine Menge Strukturen, die sich mit Aufnahmen aus Google Earth vergleichen lassen. Zuerst müssen wir also den genauen Ort der Aufnahme finden. Erledigt: 35^o 28' 17" N, 35^o 55' 9" O. Die letzten Google Earth-Bilder sind von 2014 und seitdem hat sich da einiges getan. Allerdings erkennt man deutlich die großen Gebäude wieder und wir können die Ecken von Gebäuden als feststehende Referenzpunkte verwenden. Das geht genauso wie schon früher beschrieben, daher nur knapp:
Ich habe 16 solcher im Satellitenbild und bei Google Earth identifizierbaren Punkte rausgesucht und ihre Koordinaten im Bild (in Pixeln relativ zu einer Ecke) ausgemessen. Bei Google Earth habe ich die Abstände zwischen all diesen Punkten (in Metern) und die Richtungen der Verbindungslinien relativ zur Nordrichtung ausgemessen. Jetzt können wir die Abstände zwischen den Referenzpunkten in Metern durch die jeweiligen Abstände im Bild in Pixeln teilen und wir erhalten den Abbildungsmaßstab in Metern pro Pixel (betrachten wir das mal etwas salopp als die Auflösung des Bildes). Diesen Abbildungsmaßstab können wir jetzt für die verschiedenen Verbindungslinien zwischen allen Referenzpunkten gegen ihren Winkel zur Nord-Süd-Richtung auftragen. Würden wir senkrecht von oben auf die Welt blicken, dann sollte der Abbildungsmaßstab in allen Richtungen gleich sein. Gucken wir allerdings schräg, dann ist er unterschiedlich: Entlang der Blickrichtung ist er verzerrt, denn  in dieser Richtung ist eine Linie vom Betrachter weggekippt. Senkrecht zur Blickrichtung bleibt dagegen alles gleich. Wir können also der Kurve der Abbildungsmaßstäbe gegen Richtung die Position des Beobachters am Himmel ableiten: Die Richtung des maximalen Abbildungsmaßstabes ist der Azimut des Beobachters, der minimale Abbildungsmaßstab die Auflösung des Instruments und aus dem Unterschied zwischen minimalen und maximalen Abbildungsmaßstab ergibt sie die Höhe des Beobachters, d.h. des Satelliten, über dem Horizont. Gucken wir uns diese Kurve für das Satellitenbild von Istamo an, dann sollten wir in etwa den Azimut und die Höhe der Sonne für den Satelliten finden, und eine minimale Bildauflösung in der Nähe des Wertes von GeoEye 1 (das ist laut Betreiber 41 cm pro Pixel beim Blick senkrecht nach unten).

So sieht die Kurve aus. Die schwarzen Punkte sind die Werte für die Verbindungslinien zwischen allen Referenzpunkten und die rote Linie ein angepasstes einfaches geometrisches Modell, um die optimalen Werte für Azimut, Höhe über dem Horizont und Abbildungsmaßstab zu finden.

Sieht voll Scheiße aus, gell? Es gibt schon eine Variation des Abbildungsmaßstabs mit dem Winkel zur Nord-Süd-Richtung, das Bild ist also nicht schon für geometrische Effekte korrigiert. Aber die Variation ist ziemlich klein und die Werte für die einzelnen Verbindungslinien streuen enorm. Außerdem ist der Abbildungsmaßstab sehr klein, im Minimum gerade einmal 16.7 cm pro Pixel! Auch die aus dieser Abbildung abgeleitete Position des Satelliten am Himmel ist Müll: Das Azimut ist bei 89^o und die Höhe über dem Horizont 74^o, weit weg von der Sonne. Irgendwas stimmt da überhaupt nicht!

Sehen wir erst einmal nach, welche Werte wir für den Abbildungsmaßstab erwarten sollten. Das können wir, wenn wir annehmen, daß der Satellit vor der Sonne stand. Wenn wir die Bahnhöhe von GeoEye 1 (im Mittel 678.5 km) benutzten und außerdem den Erdradius kennen (6371 km), dann können wir den Abstand zwischen Satellit und Istamo ausrechnen, dazu braucht's nur den Kosinussatz. Dieser Abstand ist 847.1 km. Laut des Datenblatts von DigitalGlobe hat GeoEye 1in 681 km Höhe senkrecht nach unten eine Auflösung von 41 cm pro Pixel. Also sollte die Auflösung in 847.1 km Entfernung auf 51 cm pro Bildpunkt abgenommen haben. Dies ist der minimale Abbildungsmaßstab, den wir - senkrecht zu der Blickrichtung - in der obigen Kurve hätten erwarten sollen. Der maximale Abstand ergibt sich daraus mit der Höhe des Beobachters über dem Horizont zu 66 cm pro Pixel.

Aber jetzt könnte einem etwas auffallen. Der oben bestimmte minimale Abbildungsmaßstab von 16.7 cm pro Pixel, der ist ziemlich genau ein Drittel des zu erwartenden Wertes! Und das Satellitenbild von Istamo (so wie ich es bei RT runtergelassen habe und hier verwende) hat in der horizontalen Richtung eine Abmessung von 3000 Pixel. Da liegt doch die Vermutung nahe, daß dieses Bild um einen Faktor 3 vergrößert wurde. Denn dann käme man gleich zu einem realistischen Wert für die Auflösung des Bildes. Aber was ist mit der vertikalen Bildrichtung? Wenn die auch um einen Faktor 3 vergrößert wäre, denn würde die Position des Satelliten am Himmel immer noch falsch bleiben. Die Bildgröße in vertikaler Richtung muß etwas stärker vergrößert worden sein, wenn des hinkommen soll. Probieren wir es doch einfach mal mit der Annahme eines Faktors 4 in der Vertikalen. So sieht das Ergebnis aus:

Das sieht schon deutlich besser aus! Der minimale und maximale Abbildungsmaßstab sind jetzt 51 und 66 cm pro Pixel, exakt was man erwarten sollte! Die Position des Satelliten ergibt sich jetzt bei einem Azimut von 149^o und einer Höhe von 51^o über dem Horizont und damit nur 1^o am Himmel von der Sonne entfernt! Wenn wir die Position des Satelliten unter der Annahme einer Reskalierung des Satellitenbildes um einen Faktor 3 und 4 in horizontaler und vertikaler Richtung mit in die Himmelskarte eintragen, dann sieht das so aus:

Passt alles hervorragend zusammen!
Bleibt aber noch die Frage, weshalb es zu einer Vergrößerung um die Faktoren 3 und 4 gekommen sein soll. Für die Vergrößerung um einen Faktor 3 gibt es keinen guten Grund, dadurch wird das Bild nur größer, sonst nichts. Aber für den Unterschied in horizontaler und vertikaler Richtung von 3 zu 4 könnte es einen Grund geben - dies ist Umrechnungsfaktor vom 16:9 zum 4:3 Format. Das Originalbild von Istamo ist ein Ausschnitt aus einem größeren Satellitenbild im Format 16:9 gewesen, wobei die längere Bildseite eine Abmessung von um die 1000 Pixel gehabt haben muß. Wenn man von Standardformaten ausgeht, käme 1024 x 576 für den Originalausschnitt in Frage, mit einer Bildauflösung von 51 cm pro Pixel in horizontaler und 66 cm pro Pixel in vertikaler Richtung. Dieser Bildausschnitt wurde ins 4:3 Format umskaliert und auf 3000 x 2250 Pixel Größe aufgeblasen - warum auch immer. Der Ausschnitt in korrekter Perspektive und Auflösung muß so aussehen:

Wenn man die Details in dieser von 3000 x 2250 auf 1000 x 562 Pixel verkleinerten Aufnahme mit dem ersten, großen Bild vergleicht, dann sieht man, daß nichts an Auflösung verloren gegangen ist. Nun sieht allerdings die Schrift komisch aus. Offenbar wurde die Änderung des Seitenverhältnisses vor der Beschriftung durchgeführt.

Eine tatsächliche Bildauflösung von 51 und 66 cm pro Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung - da bleibt zum Schluß nur noch die Frage nach der Auflösung in den Bildern aus der Ukraine. Die meisten Bilder erlauben keine genaue Vermessung, da nur kleine Ausschnitte irgendwo auf Feldern, ohne jeden identifizierbaren Bezugspunkt veröffentlicht wurden. Ein besseres Bild, das angebliche russische Truppen in der Ostukraine zeigen soll, hatten wir hier schon einmal vermessen, es war dieses:

Der ermittelte Abbildungsmaßstab war 1.8 m pro Pixel für das Übersichtsbild. Die Detailbilder sind, grob geschätzt, etwa 3.5-fach vergrößert. Also liegt die tatsächliche Auflösung dieses Bildes über den Daumen bei 51 cm pro Pixel. Wie ja schon ganz am Anfang gesagt, die Bildqualität ist in der Ukraine und in Syrien wirklich dieselbe. So plump wie RT das unterstellt sind die Lügen dann auch wieder nicht...

Lügen aus heiterem Himmel

Irgendwie bekam ich in den letzten Tagen den Eindruck, Satellitenbilder könnten ganz schön mißverstanden sein, bei den selbsterklärten Investigativjournalisten von Bellingcat, bei den übrigen Journalisten sowieso, und überhaupt. Es scheint, als stellten sich diese Leute ein Satellitenbild vor wie ein Bild aus dem Fotoapparat. Das ist es aber nicht. Daher, einfach mal so, ein paar Hinweise zu den Unterschieden und was die mit Bildmanipulation zu tun haben - mit praktischen Übungen zum nachmachen!

Zuerst mal, einfacher aber sehr wichtiger Unterschied zwischen Satellitenbildern und den Fotos aus dem heimischen Fotoapparat ist: Satellitenbilder sind groß, sehr groß sogar. Für den von Digital Globe, einem Betreiber von kommerziellen Erdbeobachtungssatelliten, unterhaltenen Satelliten World View 2, einer beliebten Quelle öffentlicher Aufnahmen, ist die angegebene kleinste angebotene Aufnahmeeinheit ein Bild mit einer Kantenlänge von 16.4 km × 16.4 km - bei einer Auflösung von 40 cm pro Bildpunkt. Auch im Default-Angebot sind Aufnahmen der Abmessung 16.4 km × 360 km und 112 km × 136 km.  Solche Bilder sind wirklich riesig! Das hat ja auch gute Gründe, einer der Vorteile von Satellitenaufklärung ist ja gerade die Fähigkeit, große Gebiete auf einmal zu beobachten. Allerdings bedeutet das auch, daß man ein komplettes Satellitenbild, so wie es geliefert wird, gar nicht wiedergeben kann. Man müsste schon eine große Fototapete daraus drucken und mit der Lupe suchen gehen. Wann immer man also ein Satellitenbild hoher Auflösung gezeigt bekommt, sieht man nie das ganze Bild, unvermeidlich muß derjenige, der das Bild präsentiert, vorher einen kleinen Bildausschnitt auswählen. Das Konzept, das ganze Bild zu sehen, wie bei einem normalen Foto, macht bei hochauflösenden Satellitenbildern allein schon aufgrund der schieren Größe keinen Sinn. Die Regel ist also einfach:
Wann immer man ein hochaufgelöstes Satellitenbild gezeigt bekommt, sieht man immer nur einen kleinen Ausschnitt. Die Forderung, das ganze Bild sehen so wollen, ist nicht umsetzbar.
Das sollte man im Hinterkopf behalten, gerade wenn das Bild dazu dient, eine politische Botschaft zu untermauern. Denn man kennt ja von Alltagsfotos den Effekt, durch geschickte Auswahl eines Bildbereichs einen ganz anderen Eindruck zu vermitteln, als ihn das vollständige Bild vermittelt. Wahrscheinlich müsste man nur mal beim Bildblog im Archiv suchen, um Beispiele dafür aus den Medien zu finden. Bei Satellitenbildern kann die Wahl des Bildausschnitts natürlich ebenfalls ganz harmlos sein oder zur Manipulation des Betrachters dienen. Dazu ein kleines Beispiel aus freier Wildbahn:

Am 10. April 2014 stellte die NATO der Presse Satellitenbilder vor, die einen Aufmarsch russischer Truppen an der Grenze zur Ukraine belegen sollten. Darunter war auch dieses Bild einer russischen Luftwaffenbasis am Asowschen Meer:

Man sieht einen Bildausschnitt mit einer Reihe von 8 Kampfflugzeugen auf dem Flugfeld und ein paar Hubschrauber, mehr weiß der Betrachter nicht. Um das Bild einzuordnen kann man auch auf Google Earth nachgucken. Dort gibt es Bilder vom 28. August 2007, dem 15. August 2013 und dem 30. September 2014. Hier ist ein kleiner Überblick über das gesamte Flugfeld zu den drei Daten:

Offenbar stehen auf diesem Stützpunkt immer viele Flugzeuge in einer Reihe, selbst vor dem Ausbruch der Krise in der Ukraine. Tatsächlich kann man also anhand des kleinen von der NATO präsentierten Ausschnitts gar nicht beurteilen, ob im März 2014 dort mehr Flugzeuge als üblich stationiert waren oder vielleicht sogar weniger. Über einen Aufmarsch russischer Truppen sagt der präsentierte Bildausschnitt rein gar nichts aus. Durch den gewählten kleinen Ausschnitt, die fehlende zeitliche Einordnung des Inhalts und den Kontext, in dem das Bild präsentiert wurde - Aufmarsch russischer Truppen - wird beim Betrachter aber der Eindruck einer militärischen Bedrohung erzeugt.

Der zweite wichtigen Punkt: die ursprünglichen Satellitenbilder sind nicht nur sehr viel größer als die gezeigten Ausschnitte, sie sind auch sehr viel detailreicher. Die öffentlich gemachten Ausschnitte sind üblicherweise verlustbehaftete jpeg-Dateien mit 8 bit an Information pro Farbkanal (d.h. die bieten 2⁸ = 256 Helligkeitsstufen pro Farbkanal). Die Originalbilder sind in einem verlustfreien Format abgespeichert und haben für kommerzielle Satelliten typischerweise 11 bit pro Farbkanal (d.h. 2¹¹ = 2048 Helligkeitsstufen). Das spielt eine Rolle, wenn man ein Bild manipulieren will: Man würde die Manipulation niemals im jpeg-Bild aus der Präsentation durch führen, sondern immer im Originalmaterial. In diesem Fall erhält man sehr viel bessere Ergebnisse. Nahliegender Weise gibt es dazu kein Beispiel aus der freien Wildbahn zur Illustration, man bekommt ja immer nur die jpeg-Bilder zu sehen. Wir müssen uns schon ein Beispiel selber bauen. Ich hab' da mal was vorbereitet…

Zuerst brauchen wir ein Satellitenbild, so wie es der Nutzer direkt vom Satellitenbetreiber geliefert bekommt. Ich habe mal ein Bild von New York (was sonst?) genommen, aufgenommen am 22. März 2005 vom kommerziellen Erdbeobachtunssatelliten Orbview-3 (Details gibt's hier). Das Bild ist vollständig und, obwohl keiner als World View 2-Bilder, immer noch riesig: Es hat eine Abmessung von 8336 × 26739 Pixeln mit 11 Bits pro Pixel und nimmt 425MB auf der Platte weg. Der Einfachheit halber nehme ich mal ein Schwarzweiss-Bild (genauer, ein "panchromatisches" Bild), die Auflösung ist 1m pro Pixel. Nur die grundlegenden Kalibrationsschritte wurden vom Anbieter durchgeführt (d.h. genau gesagt, das Bild ist in der Kalibrationsstufe "1Gst").
Wie gesagt, kann ich das Bild einfach nicht in seiner ganzen Pracht zeigen, dafür ist es zu groß. Ich habe mal ein stark komprimiertes jpeg daraus gemacht und die Helligkeitsstufen auf sie Schnelle von 11 auf 8 Bit skaliert, nur um einen groben Eindruck zu vermitteln:

Man sieht den Hudson River oben, den East River unten und den Central Park vage als Rechteck im Zentrum. Um das Bild schöner aussehen zu lassen, hätte ich mir sehr viel mehr Mühe beim Editieren geben müssen. Das ist aber gar nicht nötig, denn uns interessiert ohnehin nur ein kleiner Ausschnitt unten an der Mündung des East River. Dort erkennt man im Bild deutlich, wie gerade ein russisches Schnellboot irakische Massenvernichtungswaffen an in Manhattan untergetauchte ostukrainische Separatisten liefern will, hier, wir zoomen mal rein:

Das Schnellboot sieht man noch nicht, aber Moment, es müsste gleich unten ins Bild kommen! Da ist es:

Wobei, vielleicht habe ich das Boot ja gar nicht ins zweite Bild hinzugefügt, sondern aus dem ersten Bild entfernt? Wer kann das schon sagen? Anhand der Bilder wird man das nicht feststellen können. Denn ich habe die Manipulation gar nicht am hier gezeigten jpeg-Bild durchgeführt, sondern am Originalbild. Dort habe ich die Helligkeitswerte Pixel für Pixel liebevoll per Hand einzeln nachjustiert, bis das Boot samt Kielwasser da war. Erst dann habe ich den Ausschnitt gewählt, die Helligkeitsskala und die Auflösung angepasst und die jpeg-Komprimierung durchgeführt. Man wird ein keinem der beiden gezeigten Bilder Anzeichen einer Manipulation finden, weil es schlicht keine Manipulation in den Bildern gibt. Die fand ausschließlich auf einer früheren, tiefer liegenden Ebene statt.
Natürlich ist das nur eine kleine Änderung am Bild, aber mehr ist auch nicht nötig, wenn man in Bildern wie diesen

einen Raketenwerfer auf einem Kasernenhof verschwinden oder auftauchen lassen will. Hat man Zugriff auf die Originaldaten des Satelliten, dann sind Manipulationen am Bild möglich, dagegen ist die Vorstellung, ein rechteckiges Bildstückchen sei mit Photoshop ersetzt worden… Buhahaha - Heuer doch bei Bellingcat an!

Daher halte ich Satellitenbilder dieser Art grundsätzlich für ein ganz schlechtes Beweismittel. Und die Suche nach Anzeichen einer Manipulation im jpeg-Bild aus einer Präsentation wie sie Bellingcat versucht hat, grundsätzlich für aussichtslos. Auf diese Weise kann man vielleicht die ein oder andere Photoshop-Manipulation durch einen gelangweilten Amateur aufdecken. Von einer Manipulation der Ausgangsdaten durch Geheimdienste oder Militär wird man aber keine Spuren entdecken.
Besser finde ich daher, Bildeigenschaften im Blick zu haben, die sich kaum manipulieren lassen. Die Perspektive des Bildes etwa. Wollte man die nachträglich ändern, man müsste Dinge, die gar nicht im Bild sind (verdeckte Hausseiten etwa) sichtbar machen. Oder den Schattenwurf, den im ganzen Bild zu ändern dürfte bei einem strukturreichen Bild auch kaum machbar sein. Aber was man mit der Perspektive und Schattenwürfen anfangen kann, hatte ich ja schon an anderer Stelle vorgeführt...

Gefakte Katzenbilder

Wo ich ohnehin zu spät dran bin, wollte ich eigentlich mal nichts zu der Bellingcat-Analyse der Satellitenbilder aus der Ukraine sagen. Aber wenn jetzt alle darüber zu reden scheinen, gebe ich doch noch meinen Senf dazu. Denn ein Aspekt kommt mir in der Diskussion etwas zu kurz.

Es stimmt schon was andere ausführlich angemerkt haben, die vorgelegte Analyse ist ein peinlicher Haufen dilettantischen Mists. Drei Argumente hatte Bellingcat angeführt, um zu belegen, daß die vom russischen Verteidigungsministerium vorgelegten Satellitenbilder gefälscht seien:

1. Den Metadaten der veröffentlichten jpeg-Bilder ist zu entnehmen, daß die Bilder mit Photoshop bearbeitet wurden. Offenbar stellt man sich bei Bellingcat Satellitendaten so ähnlich vor wie Bilder aus dem heimischen Handy: Man hat halt eine Aufnahme, im Fotoformat und als jpeg, die man unbearbeitet veröffentlichen kann. Daß die Rohdaten gar nicht unbearbeitet veröffentlichen kann, scheint ihnen nicht in den Sinn gekommen zu sein. Eine Bearbeitung mit Photoshop sagt im Hinblick auf eine inhaltliche Manipulation des Bildes gar nichts aus. 
2. Eine Fehlerstufenanalyse würde eine inhaltliche Manipulation der Bilder nahelegen. Daß diese Analyse von Bellingcat mit einer beachtlichen Ahnungslosigkeit und völlig dilettantisch durchgeführt wurde, haben andere schon gut gelegt.
3. Ein Vergleich mit Google-Earth Bildern würde beweisen, daß die veröffentlichten Bilder nicht von den angegebenen Daten stammen können. Dieser letzte Punkt verdient noch eine genauere Betrachtung.

Tatsächlich offenbart sich in den Datierungsversuchen die gleiche Ahnungslosigkeit und mangende Seriosität wie in den anderen beiden Punkten. Oft basiert die zeitliche Einordnung auf einem Vergleich von Kontrasten und Farben in verschiedenen Bildern. Ein solcher Vergleich ist schlicht unzulässig. Nehmen wir mal als Beispiel diesen Bildvergleich aus dem Bellingcat-Report:

Das Bild soll zeigen, wie Strukturen verschwinden und von Vegetation bedeckt werden. Allerdings lassen sich Effekte wie eine Farbänderung von Braun nach grün und das Verschwinden von Kontrasten auch alleine durch Bildbearbeitungseffekte bei Google Earth-Aufnahmen finden. Auf die Schnelle habe ich mal ein kleines Beispiel rausgesucht, Google Earth-Bilder des ukrainischen Dorfes Krasnivka, einmal vom 17. Mai 2014 drei Tage später, vom 20. Mai 2015:

Offensichtlich wird die Aufnahme vom 20. Mai in einer anderen Farbskala dargestellt als die vom 17. Mai (die Aufnahme ist nicht dunkler, weil die am Abend aufgenommen worden wäre. Am Schattenwurf erkennt man, daß beide Aufnahmen vom späten Vormittag stammen.) Und man erkennt deutlich, wie blassgrüne Flächen vom 17. Mai am 20. Mai braun erscheinen (Drei Beispielflächen sind mit A, B und C markiert). Gleichzeitig sind die Strukturen auf den Feldern weniger deutlich geworden. Dieser Effekt hat nichts mit einer Bearbeitung der Felder zu tun, man erkennt ihn an allen blassgrünen Flächen in den beiden Satellitenaufnahmen. Ein detaillierter Blick macht das sehr deutlich:

Überall im Bild ist blaßgrün zu braun geworden. Wäre es umgekehrt, hätte man sofort interpretiert, klar, in den drei Tagen ist frisches Grün gesprießt. Und alle hätten genickt. Aber so? Wenn es in dieser Gegend nicht den Brauch gibt, zwischen dem 17. und 20. Mai alle blassgrünen Flächen, die man finden kann, umzugraben, dann ist dieses eine Folge des Wechsels in der Farbskala zwischen beiden Aufnahmen. Mitunter ändern sich dadurch sogar die relativen Helligkeiten benachbarter Flächen. Im mit "C" in der Bildmitte markierten Bereich sieht man am 17. Mai eine dunkelgrüne Fläche nehmen einer Hellgrünen, am 20. Mai ist daraus eine hellgrüne neben einer braunen beworfen. Dunkel - hell wurde zu einem hell-dunkel-Verhältnis. Beim "C" im unteren Bildbereich ist vom 17. zum 20. Mai durch den Farbwechsel Kontrast zwischen Flächen verloren gegangen. 

Es liegt an solchen Änderungen der Farbskala, daß alle Vergleiche von Farben, Helligkeiten und Kontrasten im Belligcat-Report fragwürdig sind - und damit die daraus abgeleiteten zeitlichen Einordnungen. Ein einziger Punkt bleibt allerdings doch noch:

Wie der Report bemerkt, sieht man in Bild 3 oben links einen Wald- bzw. Baumstreifen mit einer Schneise darin. Und diesen Waldstreifen erkennt man in der Tat auch auf Google Earth-Bildern deutlich: In Aufnahmen vom 30. Mai 2014 ist der Steifen unversehrt, am 16.6. ist die Schneise zu erkennen, und am 2. Juli ist der Streifen komplett abgeholzt. Und in der angeblich vom 14. Juli stammenden Aufnahme aus der russischen Veröffentlichung taucht der Baumstreifen samt Schneise dann wieder auf. Unter all dem unzweifelhaften Murks und Blödsinn der Bellingcat-Analyse ist dies der einzige Kritikpunkt, der mir nicht von der Hand zu weisen erscheint. Und dieser Punkt ist ein Killer: Wenn eine Aufnahme falsch datiert wurde, glaube ich den übrigen auch nicht mehr.

Damit sind wir bei der letzten Frage angelangt: Warum wurde diese Aufnahme falsch datiert? Die Annahme dient nur der Referenz und der angebliche Raketenwerfer, auf den diese Aufnahme hinweist, steht dort andauernd. In Google Earth erkennt man ihn vom 28. April 2014 bis zum 2. Juni 2015 in allen Aufnahmen! Wäre das Bild 4 der russischen Präsentation, der Aufnahme vom Abschusstag von MH17, in der der Raketenwerfer fehlt, manipuliert, ich könnte es gut verstehen. Aber die Referenzaufnahme? Hier hätte das russischen Verteidigungsministerium ohne Einbussen in der Überzeugungskraft und ohne Gefahr einer Entlarvung auch eine richtig datierte Aufnahme nehmen können. Und dies ist der Punkt, an den ich bisher noch nach jeder Bellingcat-Veröffentlichung zur Ukraine gekommen bin: Wenn sie tatsächlich recht haben, dann handelt Russland immer irgendwie erstaunlich unlogisch, dumm und unnötig risikoreich…



Nachtrag (3.6.2015, 18:37):

Kommentator almasala hatte das interessante Problem aufgeworfen, daß die Datumsangaben von Google Earth mitunter sehr ungenau sein können - bis hin zu Monaten. Mit einer solchen Unsicherheit im Datum ist natürlich nahezu jeder Vergleich von Google Earth-Bildern mit Satellitenaufnahmen aus anderen Quellen sinnlos. Allerdings glaube ich nicht, daß im hiesigen Fall ein allzu großer Fehler in den Google Earth-Zeitangaben vorliegt.

Anhand der Aufnahmen der Militäreinrichtung aus Bild 3 der Präsentation lassen sich keine Abschätzungen der Genauigkeit der Google Earth-Daten machen. Allerdings liegt diese Anlage gerade mal 2,5 km vom Flughafen Donezk entfernt. Vom Flughafen bietet Google Earth Aufnahmen von den gleichen Daten wie von der Militäranlage und wahrscheinlich stammen diese Aufnahmen aus den gleichen Beobachtungsdaten. Für die Aufnahmen vom Flughafen kann man zumindest einen Basischeck der Aufnahmezeiten machen. Denn auf dem Vorfeld des Flughafens stehen Masten zur Beleuchtung. Diese Masten sind ziemlich hoch, ziemlich schmal, ziemlich gerade und haben eine klar erkennbare Spitze. Masten stehen üblicherweise senkrecht und das Feld eines Flughafens ist üblicherweise sehr flach und waagerecht. Auf dem Beton des Vorfeldes lassen sich Schatten sehr gut erkennen. Diese Beleuchtungsmasten sind einfach perfekt für eine Untersuchung des Schattenwurfs! Hier ein kleines Bild, welche Masten ich meine:

Zwei Dinge können wir für den Schatten bestimmen. Zunächst seine Orientierung, d.h. seinen Winkel relativ zur Nordrichtung entlang des Horizonts. Diesen Winkel messen wir konventionell von Norden (0 Grad) über Osten (90 Grad), Süden (180 Grad) und Westen (270 Grad) zurück nach Norden. Da der Schatten von der Sonne weg zeigt, kennen wir damit auch den Winkel, aus dem die Sonne scheint. Er ist einfach der Orientierungswinkel des Masts minus 180 Grad. Zur Illustration noch mal ein Bild:

Außerdem können wir noch die Länge des Schattens messen. Würden wir die Höhe der Masten kennen, wir könnten aus der Höhe und der Schattenlänge gleich die Höhe der Sonne über dem Horizont ausrechnen: Das Verhältnis von Höhe zu Schattenlänge ist der Tangens des Höhenwinkels der Sonne. Da die Sonne im Laufe des Jahres unterschiedliche tägliche Bahnen über den Himmel zieht, könnten wir jetzt eine Astronomiesoftware bemühen um nachzusehen, ob die Sonne am von Google Earth angegebenen Beobachtungsdatum tatsächlich durch den ermittelten Punkt am Himmel  (d.h. dem aus der Schattenrichtung ermittelten Positionswinkel der Sonne entlang des Horizonts und der aus der Schattenlänge ermittelten Sonnenhöhe über dem Horizont) gelaufen ist. Wenn ja, stammt das Bild vom angegebenen Tag, wenn nicht, dann nicht (Ok, plus/minus ein, zwei Tage vielleicht).

Dummerweise kennen wir die Höhe des Masts aber nicht, ein einzelnes Bild können wir somit nicht untersuchen. Aber wir können uns anderweitig behelfen. Wir können verschiedene Aufnahmen von verschiedenen Tagen vergleichen. Nehmen wir Google Earth-Aufnahmen des Flughafens von 5 verschiedenen angegebenen Daten, dem 30. Mai, dem 19. Juni, dem 2. Juli, dem 21. Juli und dem 24. Juli 2014. Für jedes dieser Daten bestimmen wir erst die Richtung des Schattens. Auf dem Vorfeld stehen vier gleiche Masten in einer Reihe, um ein besseres Ergebnis zu erhalten, machen wir die Messungen an allen vier Masten und nehmen dann den Mittelwert. Die Länge des Schattens bestimmen wir bei der Gelegenheit gleich mal mit. Hier sind die Ergebnisse, die ich bei meinem Versuch ermittelt habe:

30. Mai: Orientierung 339.5 Grad, Länge 15.8 m

19. Juni: Orientierung 338.0 Grad, Länge 14.9 m

2. Juli:  Orientierung 346.5 Grad, Länge 14.5 m

21. Juli: Orientierung 345.9 Grad, Länge 16.6 m

24. Juli: Orientierung 341.2 Grad, Länge 16.8 m

Ziehen wir von der Orientierung 180 Grad ab, dann haben wir den Positionswinkel der Sonne. Nun bemühen wir eine Astronomiesoftware. Damit ermitteln wir, wie hoch die Sonne an den von Google Earth angegebenen Beobachtungstagen am Flughafen Donezk über dem Horizont stand, als sie bei den ermittelten Positionswinkeln stand. Hier sind die Zahlenwerte:

30. Mai: Um 08:46 (UTC), 62.5 Grad

19. Juni: Um 08:49 (UTC), 64.0 Grad

2. Juli: Um 09:09 (UTC), 64.5 Grad

21. Juli: Um 09:07 (UTC), 61.8 Grad

24. Juli: Um 08:57 (UTC), 60.7 Grad

So. Nun rechnen wir einfach mal die Höhe des Masts aus den Werten für die Sonnenhöhen und Schattenlängen an den verschiedenen Tagen aus! Die Höhe ist einfach der Tangens der Sonnenhöhe mal der Schattenlänge. Ob dabei der richtige Wert herauskommt, wissen wir nicht. Wir kennen ja leider die tatsächliche Höhe des Masts nicht. Aber wir wissen etwas anderes: Wenn die von Google Earth angegebenen Aufnahmedaten der verwendeten fünf Satellitenbilder stimmen, dann muß für alle fünf Tage die selbe Höhe des Masts herauskommen! Und das können wir ja leicht sehen. Wir können also gewissermaßen die fünf Daten auf relative Konsistenz überprüfen. Hier sind die ermittelten Höhen:

30. Mai: 30.3 m

19. Juni: 30.4 m

2. Juli: 30.4 m

21. Juli: 31.1 m

24. Juli: 30.0 m

Passt doch eigentlich ganz gut! Das Ergebnis vom 21. Juli fällt ein klein wenig raus, aber im großen und ganzen passt's noch ordentlich.
Machen wir noch mal eine kleine Gegenprobe. Nehmen wir mal an, die Aufnahmedaten wären um genau einen Monat verschoben. Statt dem 30. Mai nehmen wir den 1. Juni an, statt dem 19. Juni den 19. Juli, und so weiter. Dann machen wir die selbe Berechnung noch einmal, nur mit den neuen Sonnenhöhen. Die sind in diesem Fall:

1. Juni: Um 08:54 (UTC), 63.9 Grad

19. Juli: Um 08:50 (UTC), 61.3 Grad

2. August: Um 09:05 (UTC), 59.0 Grad

21. August: Um 08:58 (UTC), 53.3 Grad

24. August: Um 08:44 (UTC), 51.7 Grad

Die berechneten Masthöhen sind mit diesen Sonnenhöhen bei den gegebenen Schattenlängen:

1. Juni: 32.2 m

19. Juli: 27.1 m

2. August: 24.1 m

21. August: 22.3 m

24. August: 21.3 m

In diesem Fall stimmen die Masthöhen für die verschiedenen Daten also gar nicht gut überein, es gibt eine deutliche systematische Abweichung.
Die von Google Earth angegebenen Daten für die fünf Bilder geben also übereinstimmende Ergebnisse und können daher durchaus korrekt sein. Eine Verschiebung aller Daten um einen Monat gibt inkonsistente Ergebnisse und kann daher ausgeschlossen werden. Allerdings kann nicht ausgeschlossen werden, daß man, verschiebt man alle fünf Daten unabhängig voneinander auf irgendwelche anderen Tage, nicht doch eine andere Kombination findet, die auch konsistente Ergebnisse liefert. Um ganz sicher zu sein, müsste man eine solche Übung mit Masten oder Türmen durchführen, deren tatsächliche Höhe man kennt. Das man allerdings Fehler in den fünf Google Earth-Daten hat, die sich zufälligerweise wegheben und zu konsistenten Masthöhen führen, das erscheint mir ziemlich unwahrscheinlich. Ich denke daher, daß die von Google angegebenen Aufnahmedaten, 30.5., 19.6., 2.7., 21.7. und 24.7.2014, für den Flughafen Donezk und auch den Militärstützpunkt in der Nähe sehr wahrscheinlich stimmen. Der Fehler sollte höchstens einige wenige Tage betragen.
Aber gut, dadurch wird der Bellingcat-Report auch kein Stück besser. War hier nur eine Spielerei für den Spaß…!

Zamzam oder so

Bei SpOn pflegen sie offenbar das Understatement. Da hat SpOn eine Meldung, die einen Kriegsgrund abgeben könnte:

und dann nur ein so knapper Artikel dazu:

"Doch Syriens Präsident Baschar al-Assad hat seine Pläne zum Bau einer Atombombe offenbar trotzdem nicht aufgegeben. Das legen exklusive Dokumente nahe, Satellitenaufnahmen sowie abgehörte Gespräche, die dem SPIEGEL aus Geheimdienstquellen zugänglich gemacht wurden."

Die Satellitenbilder, die dem Spiegel "aus Geheimdienstquellen" zugespielt wurden, sollen einen Reaktor oder eine Anreicherungsanlage oder irgendwas anderes mit Atomen drin zeigen:

"Westliche Experten vermuten nach Auswertung der Dokumente, dass es sich bei dem Projekt mit dem Codenamen "Zamzam" um einen Reaktor oder eine Anreicherungsanlage handeln könnte."

Mit den ganzen "soll" und "könnte" im Text wirkt die Geschichte dann ein bisschen dürftig. Noch trauriger wird es aber, wenn man sich die Geheimdienstkreissatellitenbilder von Google Earth  anschaut:

Das mit Google Earth ist ganz wörtlich gemeint. Beim zweiten Geheimdienst-Bild steht es ja unten rechts drin, aber auch das erste der beiden Bilder stammt von Google. Die gezeigte  Gegend liegt 34^o 30' 50" N, 36^o 24' 28" O, falls jemand selbst nachgucken will, und so sieht sie bei Google Earth (mit dem Bildmaterial vom 22.7.2012) aus:

Zur Verdeutlichung kann man den Kontrast im Bild noch was verstärken und die Farben etwas ins bläuliche verschieben:

Na gut, das trifft die Farbe vielleicht noch nicht perfekt, aber es reicht wohl, um zu sehen, daß die Google Earth-Aufnahme dem "Geheimdienstmaterial" nicht nur ähnlich ist, sondern mit ihm identisch. Wenn man sich die Bilder genau ansieht, kann man auch noch dieselben abgestellten Fahrzeuge und die gleichen Sand auf der Straße sehen.

Es sieht allerdings so aus, als hätte der Geheimdienst es nicht einmal hingekriegt, sich vor dem Durchstechen des heißen Materials von Google an die Enthüllungsjournalisten vom Spiegel darauf zu einigen, wie rum man denn die Bilder nun halten soll (siehe unten links in den Aufnahmen):

Das Satellitenmaterial aus "Geheimdienstquellen" besteht also aus von Google Earth herunter geladenen Bildern, in denen jemand an die Gebäude die Analyse "Facility" drangeschrieben hat und die so schlampig bearbeitet worden sind, daß nicht einmal die Nord-Pfeile immer in die gleiche Richtung zeigen! Da fragt man sich schon, für wie dumm man eigentlich verkauft werden soll.
Aber vielleicht liegt's ja auch nur daran, daß diese Geheimdienste bekanntlich manchmal ein bisschen schlampig sind, wenn's um Massenvernichtungswaffen irgendwo in der arabischen Welt geht…

PS:
Dieser Post wurde am 10.1.2015 um 23:43 noch einmal erweitert, nachdem ich erschrocken gesehen habe, daß es diese blödsinnige Spiegel-Meldung mit ihren Satellitenbildern auch noch in die Tagesschau geschafft hat...

Menschen und ihre seltsamen Hobbies...

Dieses Spiel mit den Satellitenbildern, das ich hier vor einiger Zeit begonnen habe, macht mir ja eine gewisse Freude, und ich habe immer mal wieder versucht, die Methoden zu verfeinern. Neulich habe ich ein unverdächtiges Satellitenbild mit umfangreichen Angaben als Test analysiert. Das ist zwar für nichts weiter gut und reine Spielerei, aber die Ergebnisse sind so beeindruckend schön, daß ich es doch mal zur Unterhaltung hier vorzeigen will.

Es geht um dieses Bild aus einer Serie von Aufnahmen von der syrisch-türkischen Grenze bei Kobanê:

Das Bild gab's bei SpOn, eigentlich stammt es aber aus einem Lagebericht der Vereinten Nationen. Und die machen, anders als ai oder der NATO, sorgfältige Angaben zum Bild. Es soll am 6. September 2014 in der Nähe von Kobanê vom Satelliten Worldview 2 aufgenommen worden sein. Die Auflösung soll 50 cm betragen und das Bild in einer UTM 37N Kartenprojektion im Koordinatensystem WGS 1984 dargestellt sein [1]. Das kleine Spiel hier besteht nun in der Lebenszeit vernichtenden Aufgabe, alle diese Angaben unabhängig zu bestätigen.

Zunächst müssen wir den Aufnahmeort bei Google Earth finden. Das ist nicht besonders schwer, denn diese zwei großen Kreise im Bild stellen eine gute Landmarke dar. Man muß nur Kobanê als Ziel bei Google Earth eingeben, dann sieht man sie schon kurz hinter der Grenze auf türkischer Seite.

Jetzt versuchen wir mit derselben Methode wie hier schon mal benutzt, ob man eine Bildverzerrung durch die Aufnahmeperspektive des Satelliten findet. Dazu können wir "Kontrollpunkte" im Bild suchen, d.h. Punkte, die sich im Satellitenbild und auf Google Earth klar identifizieren lassen. Die Google Earth-Aufnahmen sind von 2012 und seitdem hat sich in der Aufnahmegegend eine Menge getan. Daher findet man nicht ganz so viele Punkte, wie man aufgrund der vielen schönen Strukturen im Satellitenbild hoffen würde. Für 10 Kontrollpunkte hat es aber dennoch gereicht. Wir messen die Abstände zwischen allen Kontrollpunkten im Satellitenbild (in Pixeln) und auf der Erdoberfläche (in Metern, mit Google Earth) aus. Zudem bestimmen wir den Winkel zwischen der Verbindungslinie zweier Kontrollpunkte und der Nordrichtung (diesen Winkel nennen wir "Azimut" und messen ihn von Norden (0 Grad) entlang des Horizonts über Osten (90 Grad), Süden (180 Grad), Westen (270 Grad) zurück nach Norden). Teilen wir die Länge der Verbindungslinien am Boden durch die im Bild, dann bekommen wir den Abbildungsmaßstab (in Metern pro Pixel). Diese für die einzelnen Verbindungslinien bestimmten Maßstäbe tragen wir gegen den Azimut der Verbindungslinie (im Bereich von 0 bis 180 Grad) auf. Das sieht dann so aus:

Die Punkte streuen etwas aufgrund der Messungenauigkeit, es gibt aber keine systematische Variation des Maßstabs mit dem Orientierungswinkel der Linie im Bild. D.h., der Abbildungsmaßstab ist entlang aller Richtungen im Bild derselbe. Die rote Linie zeigt ein einfaches Modell für die perspektivische Verzerrung, angepasst an die Meßpunkte. Sie findet auch keine Variation und der mittlere Maßstab ist 0.495 Meter pro Pixel. Das passt gut mit der für das Bild angegebenen "Auflösung" von 50 cm zusammen.
Den selben Maßstab entlang aller Richtungen im Bild erhält man in der Aufnahme dann, wenn sie senkrecht von oben gemacht wurde. Das wurde sie aber offensichtlich nicht: Wenn man sich das Satellitenbild genau ansieht, dann erkennt man etwa die nach Norden weisende Seite des Gebäudes. Die Aufnahme muß also aus leicht nördlicher Richtung, etwas von der Seite aufgenommen worden sein. Daher muß also tatsächlich eine Korrektur der Perspektive, etwa in Form einer Kartenprojektion, für das Bild durchgeführt worden sein.

Ob jetzt tatsächlich die UTM 37N-Projektion, ist eigentlich nicht so spannend, wir wollen diesen Punkt aber trotzdem noch ein bisschen weiter verfolgen. Dazu versuchen wir, die Satellitenaufnahme mit einer Karte der Region (in der UMT 37N) zu überlagern. Denn gelingt dies, dann ist das ein sehr guter Test für die Genauigkeit, mit der die Koordinaten der Kontrollpunkte aus Google Earth abgelesen werden können. Diese Überlagerung machen wir aber nicht mehr per Hand, sondern benutzen eine Geoinformationssoftware, die es leicht macht. In diesem Fall die freie Software QGIS. Wir lesen die Koordinaten der Kontrollpunkte bei Google Earth ab und benutzen den Georeferenzer von QGIS, um die Kontrollpunkte in der Satellitenaufnahme zu markieren und uns die Transformation zwischen Bild und Google-Earth-Koordinaten bestimmen zu lassen. Dann können wir und die Satellitenaufnahme in der Karte darstellen lassen und als Koordinatensystem der Karte WGS 1984 UTM 37N verwenden. Um zu überprüfen, ob die Überlagerung gelungen ist, können wir uns das Straßennetz der Region in die Karte laden. Die Geoinformationen dazu bekommt man leicht und umsonst vom OpenStreetMap-Projekt, z.B. via GeoFabrik. Hier ist eine erstellte Übersichtskarte mit dem eingebetteten Satellitenbild. Die roten Linien sind die Straßen, die blaue Linie ist eine Bahnlinie, die den Grenzverlauf zwischen Syrien und der Türkei markiert:

Hier noch eine Detailabbildung. Man sieht, daß der Straßenverlauf nach OpenStreetView und der im Satellitenbild perfekt übereinstimmen:

Die Georeferenzierung des Satellitenbildes ist also sehr schön gelungen. Die Google Earth-Koordinaten sind also problemlos zur Bildanalyse verwendbar. Zudem ist das Bild in dieser Kartendarstellung, in der WGS 1984 UTM 37N-Projektion, (fast gar) nicht verzerrt. Es gibt also keinen Hinweis, daß die angegebene Kartenprojektion für das Satellitenbild nicht stimmt.

So, und nun, da wir wissen, daß das Bild tatsächlich verzerrungsfrei und korrekt ausgerichtet ist, können wir uns an die spannendere Frage nach dem Ursprungssatelliten machen.
Dazu können wir den Mast am rechten Bildrand, etwas oberhalb der Bildmitte, verwenden. Da sehen wir einen schönen, deutlichen Schatten, der in Richtung Nordwest weist. Alle anderen Schatten im Bild scheinen ganz gut mit der Richtung dieses Schattens übereinzustimmen, daher können wir erst einmal annehmen, daß Bodenunebenheiten beim Schattenwurf keine große Rolle spielen. Da der Schatten dieses Mastes am besten zu Vermessen ist, beschränken wir uns aber (soviel Faulheit muß dann doch sein) auf diesen einen. Im unverzerrten Bild können wir seine Richtung direkt bestimmen: als Azimut bekommt man etwa 335.3 Grad. Die Sonne muß genau gegenüber dem Schatten stehen, damit bekommen wir einen Azimut für die Sonne zum Zeitpunkt der Aufnahme von (335.3 - 180.0) Grad, also 155.3 Grad. Jetzt können wir etwa Horizons benutzen, um uns auszurechnen, um wieviel Uhr am 6. September die Sonne denn bei einem Azimutwinkel von 155.3 Grad stand. Das war um 11:33 (UTC+3). Damit haben wir nun die Aufnahmezeit des Satellitenbildes abgeschätzt. Horizons sagt uns aber nicht nur, wann die Sonne bei 155.3 Grad stand, sondern auch, wie hoch sie dabei über dem Horizont stand, nämlich 57.3 Grad. Nun können wir nicht nur die Orientierung des Schattens abmessen, sondern auch seine Länge. Kennen wir die Länge des Schattens und die Höhe der Sonne, dann kennen wir die tatsächliche Höhe des Masts.
Nun sehen wir nicht nur den Schatten des Masts, sondern auch eine Seite des Masts selber im Bild. Wenn wir die Richtung dieser Projektion des Masts abmessen, dann wissen wir, genau wie beim Schatten, die Richtung, aus dem der Satellit diese Aufnahme gemacht hat. Die Projektion des Masts weist etwa in Richtung 182.7 Grad. Damit stand der Satellit auf der gegenüberliegenden Seite, bei einem Azimut von etwa 2.7 Grad. Wir können auch hier die Länge der Projektion des Mastes abmessen. Kennen wir die projizierte Länge und seine tatsächliche Höhe, dann kennen wir auch die Höhe des Satelliten über dem Horizont zum Zeitpunkt der Aufnahme: 61.8 Grad. Hier noch mal ein Zoombild, um die Messungen zu veranschaulichen:

Wir haben also als Ergebnis der Abschätzungen eine Aufnahmezeit von 11:33 aus einer Blickrichtung von 2.7 Grad (Azimut) und 61.8 Grad (Höhe über dem Horizont). Nun können wir die Satellitendatenbank von Heavens-Above benutzten und nachsehen, ob wir für diese Zeit und diese Blickrichtung einen Treffer für den behaupteten Aufnahmesatelliten, Worldview 2, bekommen. Und tatsächlich, dieser Satellit überflog um diese Zeit herum den Himmel über dem Aufnahmeort. Hier ist die Heavens-Above-Graphik mit dem Pfad des Satelliten über dem Erdboden im Verhältnis zum Aufnahmeort des Satellitenbildes:

Um noch etwas genauer zu sehen, lassen wir uns von Heavens-Above auch noch eine Himmelskarte darstellen mit der Bahn von Worldview 2 am 6. September über den Himmel am Ort des Bildes. Hier ist konventionell Norden oben und Westen rechts. Das Zenit ist in der Mitte, der Horizont ist der Randkreis. In diese Karte tragen wir unsere abgeschätzte Position des Satelliten zum Aufnahmezeitpunkt als roten Kreis mit ein. Das sieht so aus:

Worldview 2 flog am 6. September fast genau durch die geschätzte Aufnahmeposition am Himmel. Und das um 11:36, mit einer Zeitdifferenz von gerade einmal 3 Minuten zu unserem Ergebnis von 11:33!
Diese gute Übereinstimmung ist doch wirklich schön! Worldview 2 kann als Quelle der Satellitenaufnahme bestätigt werden und Zusammenspiel von Kartenmaterial, Google Earth und Satellitendatenbank funktioniert hervorragend. Somit kann man Angaben zu Satellitenaufnahmen durchaus selbst unabhängig überprüfen. Und das Schönste ist, daß es dazu nicht einmal besonderen Aufwands bedarf. Alle verwendeten Programme und Datenbanken sind frei zugänglich!

(Und diese Ergebnisse geben vorherigen Betrachtung hier im Blog noch ein bisschen mehr Gewicht.)

[1] All die Zahlen-Buchstabenkürzel sind nicht weiter wichtig. Der Punkt ist, daß man eine im Raum gekrümmte Oberfläche wie wie Erdoberfläche nicht einfach auf eine flache Karte legen kann. Zum Übertragen der Erdoberfläche braucht es daher immer eine Abbildungsvorschrift, wie ein Punkt auf der Oberfläche in eine Karte übertragen wird, die "Kartenprojektion". Dazu gibt es viele Möglichkeiten, die standardisiert sind. Eine ist die "Universelle Transversale Mercatorprojektion", UMT. Diese Projektion gibt es für verschiedene Zonen der Erde optimiert, und diese Zonen werden durch eine Zahlen-Buchstaben-Kombination angegeben. Eine dieser Zonen ist eben "37N". Zusätzlich zur Projektion braucht es für die Karte noch ein Referenzkoordinatensystem, daß die Oberfläche der nicht perfekt kugelförmigen Erde annähert. Ein Standardreferenzsystem ist das "World Geodetic System 1984", WGS 1984. Daher kommt die kryptisch wirkende Angabe "WGS 1984 UTM 37N". Ist aber im Detail für den Text nicht wirklich wichtig…

Die Invasion aus dem All (2)

Also die erste Abbildung aus der NATO-Präsentation lässt mir ja keine Ruhe. Vor allem wegen ihrer merkwürdigen Perspektive aus dem Norden. Daher versuche ich mich mal an einem genaueren Blick auf diese eine Abbildung, die russische Konvois in der Ukraine am 21. August zeigen soll. Das wird ein bisschen technisch, aber vielleicht interessiert es ja wen. Und ich schreibe das mal so aus der hohlen Hand. Kritik und Anregungen sind ausdrücklich erwünscht.
Zunächst einmal lässt sich die Abbildung recht schnell bei Google Earth finden. Hier ist die NATO-Aufnahme, so gedreht, daß Norden oben und Westen links ist:

Dieses Bild zeigt die Gegend am nordwestlichen Rand des Dorfes Sukhodilsk in der Ukraine, um 48^o22' Nord, 39^o43' Ost:

Was auffällt, ist die starke Stauchung der NATO-Aufnahme in Nord-Süd-Richtung. Dies ist eine Folge der Perspektive: Die Aufnahme wurde schräg von oben aus nördlicher Richtung gemacht. Daher scheinen Strecken in Nord-Süd-Richtung gegenüber der Ost-West-Richtung verkürzt. (Man stelle sich einfach ein Kreuz mit gleich langen Balken auf einem Blatt Papier vor. Sieht man senkrecht darauf, sehen beide Balken gleich lang aus. Dreht man das Blatt entlang einer der Balken, dann ändert sich die Länge des Balkens entlang der Drehachse nicht, die senkrecht dazu wird aber perspektivisch verkürzt. Und zwar mit dem Kosinus des Kippwinkels zur Senkrechten.) Wenn wir die perspektivische Verkürzung der Nord-Süd- relativ zur Ost-West-Richtung im NATO-Bild messen können, dann können wir daraus den Aufnahmewinkel über dem Horizont ermitteln.

Um die perspektivische Verzerrung zu ermitteln, müssen wir möglichst viele eindeutige Punkte in der NATO-Abbildung und bei Google Earth identifizieren. Dann legen wir ein Liniennetz über die Abbildung, das diese Punkte miteinander verbindet. Auf die Schnelle waren "möglichst viele" bei mir sechs. Aber das reicht schon für eine akzeptable Schätzung. Hier ist das Netz in die NATO-Aufnahme eingetragen:

Als leicht zu identifizierende Fixpunkte dienen Häuserecken, Straßenkreuzungen und markante Gewässergrenzen. Jetzt messen wir die Längen aller 15 Strecken in beliebigen Bildkoordinaten (ich habe mal die Länge der Nord-Süd-Kante des Bildes auf "1" gesetzt, aber das spielt keine Rolle). Dann messen wir die Länge aller Strecken mit den Google-Earth-Tools entlang der Erdoberfläche, sowie ihren Winkel zur Ost-West-Richtung (ich hoffe, Google Earth macht das zuverlässig…).
Ohne perspektivische Verzerrung sollten die Verhältnisse aller Längen in Bildkoordinaten und am Erdboden die gleichen sein. Kommt es durch die schräge Ansicht zu einer Verzerrung der Nord-Süd-Richtung, dann sollte das Verhältnis von Bildlänge zu Länge am Erdboden mit steigendem Winkel der Strecke bezüglich der Ost-West-Richtung abnehmen. Und das tut es auch deutlich. Hier sind die Längenverhältnisse aller 15 Strecken aus dem obigen Bild gegen ihre Winkel zur Ost-West-Richtung aufgetragen:

Man erkennt deutlich, wie das Verhältnis (hier "Bildskala" genannt) von Bildkoordinaten zur wahren Länge (hier in km) abnimmt, je steiler eine Strecke zur Ost-West-Richtung steht. Nun müssen wir nur noch nachsehen, wie sehr die Länge der Strecke im Bild in N-S-Richtung gegenüber der O-W-Richtung gestreckt werden muß, damit diese Verkürzung verschwindet. Dieser Streckfaktor ist dann Eins geteilt durch den Kosinus zum Quadrat des Blickwinkels relativ zur Zenitrichtung. Für diesen Winkel findet sich der Wert von 56.6^o. So sehen zum Vergleich die Verhältnisse der mit 56.6 Grad zum Zenit "entzerrten"Streckenlängen zur den wirklichen Längen aus (rote Punkte):

Also steht der Beobachter ziemlich niedrig über über dem Horizont, nämlich nur 33.4 Grad in nördlicher Richtung. (Die Pixelskala der Abbildung bekommt man daraus noch als Nebenprodukt: 1.843 Meter pro Pixel.)

Nachdem wir den Blickwinkel kennen, können wir auch die Aufnahmezeit viel genauer bestimmen als im letzten Post hier. Denn da wir die perspektivische Verkürzung der N-S-Richtung gegenüber der O-W-Richtung kennen, müssen wir die Richtung des Schattenwurfs nicht mehr nur über den Daumen peilen, sondern können ihn gut messen. Dazu müssen wir annehmen, daß die Fläche unter dem Schatten in der Horizontalen liegt. Da alle Schattenrichtungen über das gesamte Bild ganz gut übereinstimmen, scheint mir diese Annahme vertretbar. Zur Messung der Schattenrichtung nehmen wir, wieder auf die Schnelle, den großen Masten einer Überlandleitung in der Box oben rechts. Ohne Verzerrung ist das Verhältnis der Schattenrichtung in Nord- und Westrichtung 0.233. Mit der vorher ermittelten perspektivischen Verkürzung der N-S-Richtung um cos(56.6^o) ergibt sich das wahre Verhältnis zu 0.423. Damit ergibt sich ein Schattenwinkel von 22.9 Grad nördlich von West. Die Sonne stand zum Aufnahmezeitpunkt also 22.9 Grad südlich von Ost. Ein Blick in den Sonnenverlauf vom 21. August zeigt, daß die Sonne um 9:01 Ortszeit aus dieser Richtung schien, bei einem Winkel von 34.6 Grad über dem Horizont.

Damit haben wir aus dem kleinen Bild eine Menge Informationen herausgekitzelt: Es wurde aus Richtung Nord aus einer Höhe von 33.4 Grad über dem Horizont aufgenommen, und wenn das angegebene Aufnahmedatum 21. August stimmt, dann wurde die Beobachtung um 9:01 Ortszeit (UTC+3) gemacht.

Damit gilt also umso mehr, was schon im letzten Post gefolgert wurde (siehe ggf. dort): Diese von der NATO präsentierte Aufnahme stammt mit Sicherheit nicht wie behauptet von DigitalGlobe.

[Ergänzung 2.9.: Vielleicht sollte ich hier noch etwas mehr zur Erläuterung anfügen, da ich diese Frage zweimal gestellt bekommen habe.
Das Problem für dieses Bild ist nicht nur, daß die Aufnahmezeit nicht mit einem der DigitalGlobe-Satelliten in Verbindung gebracht werden kann. Dieses Problem könnte man, wenn man unbedingt wollte, durch falsche Bahnberechnungen wegzudiskutieren versuchen. Bei der dritten von der NATO präsentierten Aufnahme wäre eine solche Argumentation im Prinzip möglich, nicht aber bei der ersten, in diesem Post diskutieren Aufnahme. Denn das größere Problem ist hier die Nord-Perspektive.
Die fraglichen Satelliten bewegen sich auf Umlaufbahnen, die sehr steil zum Erdäquator stehen. Dies muß man nicht einfach nur der Datenbank glauben, es hat einen einleuchtenden Grund. Soll ein Erderkundungssatellit (nahezu) die ganze Erdoberfläche beobachten können, dann kommt nur eine solche Umlaufbahn in Frage. Denn nur bei einer Umlaufbahn, die (im Extremfall) 90 Grad zum Äquator steht, zieht der Satellit im Laufe der Zeit über jeden Punkt der Erdoberfläche hinweg. Ein solcher Satellit bewegt sich aber damit zwangsläufig mit nur geringen Abweichungen in Nord-Süd-Richtung über den Himmel. Wenn ein solcher Satellit nun eine Region nicht direkt überfliegt und dabei mehr oder weniger senkrecht auf die hinabblickt, dann verfehlt er sie immer in östlicher oder westlicher Richtung, aber nie in nördlicher. Da die diskutierte Aufnahme eindeutig aus Norden aufgenommen ist, kommen zivile Erdbeobachtungsatelliten auch bei noch so großzügiger Fehlerbetrachtung nicht als Quelle des Bildes in Frage.]

Daraus folgt natürlich nichts mit Bezug auf die Interpretation der Aufnahme. Nur macht die NATO von sich aus nur sehr, sehr spärliche Angaben zu den von ihnen präsentierten Beweisbildern für eine russische Militärintervention in der Ukraine. Und von diesen spärlichen Angaben sind zumindest manche eindeutig falsch. Da sollte man sich schon selber fragen, wieviel Vertrauen man den Verlautbarungen der NATO insgesamt entgegen bringen will.


Nachtrag 4.9.:
An manchen Tagen will man ja alles lieber machen als das, was man eigentlich tun müßte… Also habe ich heute eine kleine Animation gemacht, die die Analyse des Bildes etwas anschaulicher macht.
Im ersten Schritt zeigt die Animation, wie durch kippen des Blickwinkels nach Norden sich die Verzerrung der Linien in Nord-Süd-Richtung gegenüber der Ost-West-Richtung ändert. Die rote Raute im Bild soll dies illustrieren. Die blaue Linie könnte etwa der Strommast aus dem unten gezeigten Ausschnitt sein.
Wenn die Verzerrung richtig ermittelt ist, kann der Schattenverlauf für den Aufnahmetag aus dieser Perspektive simuliert werden. Die rote Linie gibt den beobachteten Schattenverlauf wieder. Um ca. 9:20 stimmen Länge und Richtung des simulierten Schattens mit dem beobachteten Schatten überein.

Diese Zeit ist etwas später als die zuvor angegebene, aber ich habe versucht, nicht nur Richtung, sondern auch Länge des Schattens richtig zu treffen. Die Abweichung von ca. 20 min in der Aufnahmezeit entspricht einer Winkelungenauigkeit von um die drei Grad und gibt ein Gefühl für die Unsicherheiten in der simplen Abschätzung hier. Allerdings weist die problemlose Übereinstimmung von Richtung und Länge des Schattens darauf hin, daß die Satellitenaufnahme wirklich vom 21.8. stammen kann. In Frage kämen bei der Unsicherheit hier auch einige Tage um den 21.8., herum, sowie die letzte Aprilwoche (die Sonne hat im späten Frühjahr einen analogen Verlauf zum späten Sommer). Das Jahr der Aufnahme kann aber nicht ermittelt werden.

Die Invasion aus dem All

[Hinweis: Dieser Text wurde am 31.8.2014 um 01:12 erheblich umgeschrieben und erweitert. Die Schlussfolgerungen der Ursprungsversion haben sich nicht geändert. Der aktuelle Text beinhaltet aber eine umfangreichere Betrachtung, versucht sich an etwas stringenterer Argumentation und nimmt Anregungen von Lesern der ersten Version auf.]

"Beachtliche Eskalation in der Ukraine", "Russland lässt alle Hüllen fallen", "Bundesregierung spricht von 'militärischer Intervention' Russlands". Und das alles, weil die NATO am Donnerstag Satellitenbilder präsentiert hat, die laut NATO den Einmarsch russischer Truppen auf ukrainisches Territorium zeigen.

Nun sind Satellitenbilder als Beweis so eine Sache. Immer wieder werden sie präsentiert und immer wieder stellen sie als manipuliert oder fehlinterpretiert vor. Die Regierung in Kiew wollte mit Satellitenaufnahmen beweisen, daß Rebellen den Flug MH17 mit einem russischen Raketenwerfer abgeschossen haben. Russland wies darauf hin, daß auf diesen Bildern derselbe Baum, angeblich zur selben Tageszeit aufgenommen, Schatten in verschiedene Richtungen wirft. Satellitenbilder sollten irakische Chemiewaffentransporte zeigen, die es nie gab. Da sollte jedem Satellitenbild Misstrauen entgegen gebracht werden. Sie stammen nie aus neutralen Quellen. Und sie sind sehr schwer zu interpretieren. Man sieht ihnen kaum an, wann und wo sie aufgenommen wurden. Klare Zeit- und Ortsangaben sind daher zur Beurteilung wichtig, erlauben sie es doch zumindest im Prinzip, die Bilder auf Konsistenz zu überprüfen. Das betrifft sowohl die Aufnahme selber - stimmen Tageszeit, Wetterbedingungen, Auflösung, Beobachtungswinkel...? - als auch unabhängige Bestätigungen - gibt es Zeugen am Boden, hat ein anderer Satellit sowas auch gesehen? Nicht, daß solche Überprüfungen in der Öffentlichkeit oft stattfinden würden, aber als Vertrauensbildende Maßnahme sind solche Angaben unverzichtbar. Doch selbst mit solchen Angaben sind Bilder nur schwer zu interpretieren. Gerne sind Satellitenbilder mal vom Loch-Ness-Phänomen betroffen: Dummerweise sind die Bilder vom Monster immer ein klein wenig unschärfer, als man sich für eine eindeutige Beurteilung wünschen würde. Und auch wenn die Qualität gut genug ist, eine Lastwagenkolonne ist eine Lastwagenkolonne. Wer drin sitzt, was sie geladen hat und wo sie hin will sieht man nicht. Man ist immer auf die mitgelieferte Interpretation der Bilder angewiesen. Satellitenbilder verlangen also einen gewaltigen Vertrauensvorschuss in denjenigen, der sie präsentiert. Umso wichtiger ist es, sich die Bilder genau anzusehen und zu überlegen, wieviel Vertrauen man ihnen entgegenbringen will.

Allgemeines zur Einleitung

Sehen wir uns also die vier Bilder der NATO an. Besonders brisant sind die ersten beiden, sie sollen russische Truppen auf ukrainischem Boden zeigen. Die beiden anderen Bilder zeigen russisches Militär in Russland und sind daher nicht ganz so spannend.

Die Informationen zu den Bildern ist spärlich. Angegeben sind nur die Aufnahmetage und ungefähre Gebietsangaben. Interessant ist in diesem Fall aber, daß die ausgewiesene Quelle der Satellitenbilder ein Privatunternehmen ist - DigitalGlobe. Offenbar möchte man keine eigenen Aufnahmen von Spionagesatelliten zeigen, um nicht zu viel von den eigenen Spionagefähigkeiten zu verraten. Zudem scheint man anzunehmen, einer zivilen Quelle des Bildmaterials würde mehr Vertrauen entgegengebracht als der NATO selbst. Für eine Überprüfung der Bilder ist der Unterschied zwischen einer zivilen Quelle und Spionagesatelliten aber erheblich. Die Betreiber von Spionagesatelliten wollen gerade nicht, daß jemand weiß, wann die Satelliten wo sind. Deren Umlaufbahnen werden daher geheim gehalten. Die Umlaufbahnen ziviler Satelliten sind dagegen öffentlich, und so ist es möglich zu prüfen, ob ein bestimmter Satellit als Quelle für eine Aufnahme überhaupt in Frage kommt.

Leider gibt die NATO nicht an, welcher der Satelliten von DigitalGlobe die jeweiligen Aufnahmen gemacht hat. Die Firma betreibt z.Z. vier Satelliten: QuickBird-2 sowie WorldView-1 bis 3. Ein Leser hatte zudem darauf hingewiesen, daß DigitalGlobe auch Bilder der Satelliten Ikonos-2 und GeoEye-1 anbietet. Wir wollen also überprüfen, ob einer dieser sechs Satelliten als Quelle der NATO-Bilder in Frage kommt. Dazu benutzen wir das hier schon einmal an anderer Stelle gepriesene Projekt Heavens Above. Diese Satellitenseite hat alle sechs genannten Satelliten in ihrer Datenbank. Zudem ermöglichen deren angebotene Tools, für einen geliebigen Ort der Erde sie Zeiten zu finden, an denen ein Satellit über dem Horizont steht - und damit auch den Ort prinzipiell beobachten könnte. Allerdings habe ich selber ein ungutes Gefühl dabei, mit diesem Tool sehr weit (d.h. Monate) in die Vergangenheit zurück zu rechnen. Typischerweise pflegen solche Berechnungen, wenn nicht entsprechende Vorsichtsmaßnahmen berücksichtigt wurden, mit zunehmendem zeitlichen Abstand zur Gegenwart ungenauer zu werden und ich weiß nicht, wieweit die hier verwendeten Ergebnisse von solchen Effekten betroffen sind. Dies nur zur Vorsicht.

Für die Orte reichen die groben Angaben der NATO-Erklärung durchaus, ein paar Kilometer Ungenauigkeit auf der Erde spielen für die Frage der Beobachtbarkeit keine Rolle. Schön wäre es im Einzelfall allerdings, die Zeit der Aufnahmen noch etwas genauer einzugrenzen. Dazu wollen wir versuchen, die Schatten in den Aufnahmen zu benutzen. Ihre Länge und Richtung hängen vom Stand der Sonne ab, und damit von der Tageszeit. Den Sonnenlauf an den Aufnahmetagen und -orten können wir uns etwa von hier holen.

Erwähnt sein soll aber, daß die Interpretation der Schatten nicht ganz unkompliziert ist. Schatten sind auf eine möglicherweise kompliziert gestaltete Erdoberfläche projiziert, und von dort auf einen Film. Verzerrungen in Länge und Richtung sind daher nicht selten. Wir wollen die Schatten daher nicht überinterpretieren und bleiben großzügig in allen Annahmen. 

Die erste Aufnahme

Fangen wir also endlich mit dem ersten Bild aus der NATO-Präsentation an. Das hier:

Wie schon erwähnt ist dieses Bild eines von nur zwei Aufnahmen, die russische Truppen in der Ukraine zeigen sollen. Laut NATO-Angaben soll es am 21. August 2014 entstanden sein und die Gegend um Krasnodon zeigen, einem ukrainischen Ort einige Kilometer vor der russischen Grenze, etwa 20 km von Luhansk entfernt. [Nachtrag (1.9.): Den Aufnahmeort habe ich inzwischen bei Google Earth gefunden: 48º 22' N, 39º 43' O, beim Dorf Sukhodilsk. Ortsangabe und Orientierung der Aufnahme stimmen.] Die Schatten erlauben es, mehr über die Aufnahmezeit zu sagen: sie sind lang und zeigen nach Westen (Norden ist in der Abbildung unten). Das heißt, die Sonne stand zu dem Zeitpunkt nicht allzu hoch im Osten. Also wurde das Bild am Morgen des 21. August aufgenommen. Etwas genauer geht vielleicht noch. Die Schatten scheinen, auch wenn das in einer zweidimensionalen Abbildung nicht ganz so leicht zu beurteilen ist, etwas länger zu sein als die Objekte, die sie werfen. Die Schatten der Lastwagen etwa wirken "in die Länge gezogen". Das deutet darauf hin, daß die Sonne niedriger als 45 Grad über dem Horizont steht. Zudem scheint die Sonne nicht genau aus Osten zu scheinen, sondern eher aus Ost-Süd-Ost. Länge und Richtung der Schatten schein zudem überall auf dem Bild grob überein zu stimmen, etwa bei den Lastwagen, den Masten oder den einzeln stehenden Häusern oben links und unten rechts im Bild. Unabhängig von Verzerrungen scheint der Sonnenstand von etwas südlicher als Ost und unter 45 Grad eine ziemlich zuverlässige Einschätzung. Am 21. August stand die Sonne nun um 7:10 Ortszeit (alle Zeitangaben in diesem Text sind Ortszeit, d.h. UTC+3 für die Ukraine, UTC+4 für Russland) genau im Osten, bei einer Höhe von ca. 16 Grad über dem Horizont. Das Bild sollte also nach 7:10 entstanden sein. Eine Höhe von 45 Grad erreichte sie um 10:25 Ortszeit, dabei stand sie schon in Süd-Ost. Die Aufnahme sollte daher vor 10:25 entstanden sein.

Sehen wir also nun, ob einer der sechs Digital Globe-Satelliten am 21. August zwischen 7:10 und 10:25 als Quelle der Aufnahme in Frage kommt. Von Heavens Above nehmen wir uns die auf den Erdboden projizierte Bahn der Satelliten bei ihrer ersten Annäherung an die Region nach dem Sonnenaufgang. Hier sind sie (Die Satelliten befinden sich alle in polaren Umlaufbahnen und bewegen sich daher in etwa in Nord-Süd-Richtung entlang der schwarzen Linie mit Zeitmarken jede Minute. Zur Orientierung ist die Stadt Luhansk eingezeichnet. Alle Abbildungen von Heavens Above):

Alle sechs Satelliten fliegen also weiter östlich, von Nord nach Süd, an der Ostukraine vorbei. Die WorldView-Satelliten sind alle nach 10:25 in der Gegend und scheiden daher schon aus zeitlichen Gründen aus. Ikonos-2 fällt zwar ins Zeitfenster, ist aber für eine Beobachtung der Ostukraine deutlich zu weit entfernt. Wenn überhaupt, dann käme nur QuickBird-2 als Beobachtungsquelle in Frage. Mit 10:25 bei der größen Annäherung scheint die Zeit bereits sehr fraglich, für meinen Geschmack zu fraglich. Aber wollte man die Schatteninterpretation extrem beanspruchen, könnte man vielleicht, wer weiss? Die Entfernung muß nicht gegen eine Beobachtung sprechen. Der Fußpunkt der Bahn ist ca. 200 km von der Ostukraine entfährt, die englische Wikipedia-Seite zum Satelliten legt nahe, daß dessen Beobachtungsrichtung um bis zu 30 Grad gegen den Fußpunkt gekippt werden kann. Bei einer Flughöhe von über 450 km reicht dies, um die Region Luhansk zu beobachten. Allerdings bleibt hier noch ein weiteres Problem:

Der Satellit fliegt östlich an der Ukraine vorbei. Wenn man den Erdboden aus erhöhter, östlicher Position betrachtet, sollten die nach Osten weisenden Seiten von Fahrzeugen, Gebäuden, etc. auf den Beobachter zuweisen. Sieht man aber auf die Aufnahme, dann weisen die nach Norden gerichteten Seiten auf den Betrachter zu. Die Aufnahme muß also von einem erhöhten nördlich gelegenen Punkt aus entstanden ein, nicht von Osten her.

Und damit kann die erste Abbildung aus der NATO-Präsentation keine von DigitalGlobe stammende Aufnahme vom 21. August mit russischer Artillerie in der Gegend von Krasnodon sein.

Die zweite Aufnahme

Kommen wir zur zweiten Aufnahme:

Dieses Bild vom 23. August soll russische Artillerie in der selben Gegend wie zuvor zeigen. Die Schatten sind hier sehr kurz und sie weisen nach Nord bis Nordnordwest. Die Aufnahme muß also gegen Mittag, wohl kurz bevor die Sonne genau im Süden war, entstanden sein. Das war um 12:25. Zudem liegt der Aufnahmepunkt nahezu senkrecht über der Gegend. In diesem Fall ist die Situation klar - Sowohl WordView-1 als auch Worldview-3 haben kurz vor Mittag des 23. August die fragliche Gegend direkt überflogen. WordView-2 lag leicht nach Westen versetzt, GeoEye-2 deutlich. QuickBird-2 und Ikonos-2 verfehlten die Gegend etwas in östliche Richtung. Hier sind die beiden interessanten Bahnen:

Aufnahmen von DigitalGlobe kommen also aus Quelle für die zweite Abbildung der NATO-Präsentation zweifellos in Frage. Das bedeutet nicht, daß diese Abbildung wirklich von einem WorldView-Satelliten stammt und daß sie wirklich russische Artillerie zeigt. Die Perspektive der Aufnahme passt allerdings gut zu einem WorldView-Satelliten.

Die dritte Aufnahme

Nun zum Dritten. Diese Aufnahme soll eine Ansammlung russischer Truppen in der Nähe von Rostow am Don demonstrieren:

Der linke Teil der Abbildung soll am 19. Juni entstanden sein, der rechte am 20. August. Leider ist die Qualität dieser Aufnahmen auch im Original sehr schlecht. Auf der linken Seite erkennt man auch bei genauem Hinsehen nur Flecken. Außerdem scheue ich, wie schon gesagt, davor zurück, Heavens Above zum Zurückrechnen über mehrere Monate zu verwenden. Den linken Teil will ich daher gar nicht kommentieren. Die Tageszeit, zu der die rechte Aufnahme vom 20. August entstand, läßt sich aufgrund der geringen Qualität nur schlecht einschätzen. Mir scheint, es weisen Schatten nach Westen, was wieder für eine Aufnahmezeit am Morgen bis frühen Vormittag spräche, aber ich bin mir nicht ganz sicher. Dieser Punkt ist aber auch nicht so wichtig. Denn offenbar ist die Aufnahme wieder bei einem direkten Überflug entstanden, der Betrachter scheint unmittelbar über der Szene zu sitzen. Und damit sind potentielle Beobachter bereits ohne genaue Zeitangabe stark eingeschränkt. Der einzige der sechs Satelliten, der am 20. August die Region Rostow am Don unmittelbar überflog, war QuickBird-2. Das war allerdings um 22:53 und damit bereits deutlich nach Sonnenuntergang. Hier ist die Bahn:

Die größte Annäherung an diese Region während des Tages machte WorldView-2 am Mittag. Dabei verfehlte er die Gegend aber deutlich westlich. In Rostow erreichte er eine maximale Höhe von 62 Grad über dem Horizont und blieb damit deutlich unter dem Zenit.

Damit ist sehr zweifelhaft, daß die rechte Seite in der dritten Abbildung der NATO-Präsentation tatsächlich eine DigitalGlobe-Beobachtung einer Militärbasis bei Rostow am Don vom 20. August darstellt.

Die vierte Abbildung

Zur guter Letzt die vierte Abbildung der NATO-Präsentation (Abb. 5 der Präsentation ist eine Übersichtsaufnahme zu dieser Abbildung). Die Aufnahme soll russische Truppen nahe der ukrainischen Grenze bei Kuybyshevo am 23. Juli 2014 zeigen. 

Diese Aufnahme ist offenbar nicht genau aus dem Zenit aufgenommen, der Satellit muß zur Zeit der Beobachtung aber ziemlich hoch am Himmel gestanden haben. Man hat den Eindruck, die Beobachtung wurde sehr hoch aus leicht westlicher Richtung gemacht. Die Schattenrichtung lässt sich trotz der guten Perspektive leider der schlechten Qualität wegen nicht sehr genau eingrenzen. Die Sonne muß zwischen Ost und Süd gestanden haben. Eine genauere Einschätzung fällt mir schwer, es gibt nur wenige isolierte, deutlich Schatten werfenden Objekte und manche werfen den Schatten eher nach West, andere nach Nordwest. Die Schatten sind nicht mehr besonders lang. Insgesamt würde ich mich also nicht genauer als auf "Vormittag" festlegen wollen. Am 23. Juli stand die Sonne um 8:48 genau im Osten, um 11:50 genau in Südost, um 13:31 genau im Süden. Von den sechs Satelliten sind während des Tageslichts des 23. Juli WorldView-1, QuickBird-2 und GeoEye-1 sehr hoch über die fragliche Region geflogen. Von diesen war QuickBird-2 leicht östlich versetzt. Hier sind die Pfade:

Die Überflüge lagen zwischen 11:40 und 12:46 und passen somit grob zur Schattenrichtung. Allerdings sind die Berechnungen der Bahn bis in den Juli zurück auch wieder mit Vorsicht zu genießen.

Im Juli stand die Sonne zu dieser Zeit bereits zwischen 54 und 61 Grad hoch. Das ist mindestens so hoch wie in der einen Monat später aufgenommenen Abbildung 2 zur Mittagszeit. Allerdings scheinen dort die Schatten weniger ausgeprägt als in Abbildung 4. Auf den ersten Blick scheinen DigitalGlobe-Satelliten  für Abbildung 4 als Quelle möglich. Hätte man Bilder besserer Qualität, würde es sich aber vielleicht doch mal lohnen, die Schatten genauer zu betrachten. Nach dem Augenschein beurteilt wie hier kommen aber WorldView-Satelliten sowie GeoEye-1 und QuickBird-2 als Quelle dieser Beobachtung in Frage.

Fazit

Von den vier Satellitenbildern der NATO-Präsentation können zwei Satelliten der als Quelle angegebenen Firma DigitalGlobe zugeordnet werden. Das sind die Abbildungen 2 (Russische Geschütze in der Ukraine) und 4 (Von Russland aus auf die Ukraine gerichtete Geschütze).

Die beiden anderen Abbildungen, 1 (Russische Panzer in der Ukraine) und 3 (Truppenaufmarsch bei Rostow am Don), lassen sich nicht mit Satelliten von DigitalGlobe in Verbindung bringen.

PS: Ein Update zur 1. Aufnahme gibt es hier.