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1、Landsat 陆地卫星遥感影像数据 1.美国陆地卫星计划 “地球资源技术卫星 ”计划最早始于 1967 年，美国国家航空与航天局 (NASA)受早期气象卫星和载人宇宙飞船所提供的地球资源观测的鼓舞，开始在理论上进行地球资源技术卫星系列的可行性研究。 美国陆地卫星 (Landsat)系列卫星由美国航空航天局 (NASA)和美国地质调查局(USGS)共同管理。陆地卫星是美国用于探测地球资源与环境的系列地球观测卫星系统，曾称作地球资源技术卫星 (ERTS)。陆地卫星的主要任务是调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视和协助管理农、林、畜牧业和水利资源的合理使用，预报农作物的收成，研究自然植物的生长
2、和地貌，考察和预报各种严重的自然灾害 (如地震 )和环境污染，拍摄各种目标的图像，以及绘制各种专题图 (如地质图、地貌图、水文图 )等。 1972 年 7 月 23 日，第一颗陆地卫星 (Landsat1)成功发射，后来发射的这一系列卫星都带有陆地卫星 (Landsat)的名称。到 1999 年 4 月 15 日 ，共成功发射了六颗陆地卫星，它们分别命名为陆地卫星 1 到陆地卫星 5(Landsat1landsat5)以及陆地卫星7(Landsat7)，其中陆地卫星 6 的发射失败了。 时隔 24 年 ， 2013 年 2 月 11 日 Landsat系列卫星 Landsat8 发射 升空，
3、经过 100 天 的测试运行后开始获取影像。 2.陆地卫星 的轨道参数 陆地卫星的轨道设计为与太阳同步的近极地圆形轨道，以确保北半球中纬度地区获得中等太阳高度角 (25一 30)的上午成像，而且卫星以同一地方时、同一方向通过同一地点保证遥感观测条件的基本一致，利于图像的对比。如 Landsat 4、 5 轨道高度 705km轨道倾角 98.2，卫星由北向南运行，地球自西向东旋转，卫星每天绕地球 14.5 圈，每天在赤道西移 159km，每 16 天重复覆盖一次，穿过赤道的地方时为 9点 45 分，覆盖地球范围 N81S81.5。 如表 1 为 美国陆地 系列 卫星的参数。 表 1 美国 陆地系
4、列卫星参数一览表 美国陆地 系列 卫星参数一览表 卫星 参数 Landsat1 Landsat2 Landsat3 Landsat4 Landsat5 Landsat6 Landsat7 Landsat8 发射 时间 1972.7.23 1975.1.12 1978.3.5 1982.7.16 1984.3 1993.1 1999.4.15 2013.2.11 卫星 高度 920km 920km 920km 705km 705km 发射 失败 705km 705km 半主轴 7285.438 km 7285.989 km 7285.776 km 7285.465 km 7285.438 km
5、7285.438 km 倾角 103.143 103.155 103.115 98.9 98.2 98.2 98.2 经过赤道的时间 8:50am 9:03am 6:31am 9:45am 9:30am 10:00am 10:00am 覆盖周期 18 天 18 天 18 天 16 天 16 天 16 天 16 天 扫幅 宽度 185km 185km 185km 185km 185km 185km 185km 波段数 4 4 4 7 7 8 9 机载 传感器 MSS MSS MSS MSS、TM MSS、 TM ETM+ OLI、TIRS 运行 情况 1978 退役 1976 年失灵， 1980
6、年修复，1982 年退役 1983 年退役 1983 年TM 传感器失效，退役 因为近 29 年的超期 服役， 2011 年11 月 18 日USGS 宣布停止 获取数据 2003.5 月出现故障 在役服务 3.各 卫星 机载传感器参数 MSS 传感器 MSS 传感器的 全称为 多光谱 扫描仪 (Multi-Spectral Sensor)， Landsat1-Landsat5 卫星中均 搭载了 MSS 传感器 ，它 几乎获得了 1972 年 7 月至 1992 年 10 月期间的连续地球影像。 MSS 选用可见光 -近红外（ 0.51.1m）谱段，共分 4 个波段。 如表 2 为MSS 传感
7、器 参数。 表 2 MSS 传感器 参数 MSS 传感器 参数 多光谱 扫描仪 Landsat 1-3 Landsat 4-5 类型 波长 分辨率 （米） 主要作用 （微米） MSS Band 4 Band 1 绿色波段 0.5-0.6 80 对水体由一定透射能力，清洁水体中透射深度可达10-20 米，可判别地形和近海海水泥沙，可探测健康绿色植被反射率。 Band 5 Band 2 红色波段 0.6-0.7 80 用于城市研究，对道路、大型建筑工地、沙砾场和采矿区反映明显。可用于地质研究、水中泥沙含量研究，植被分类。 Band 6 Band 3 近红外 0.7-0.8 80 用于区分健康与病虫
8、害植被，水陆分界，土壤含水量研究。 Band 7 Band 4 近红外 0.8-1.1 80 用于测定生物量和监测作物长势，水陆分界，地质研究。 TM 传感器 Landsat 专题制图仪器 (TM, Thematic Mapper)是 Landsat4 和 Landsat5 携带的传感器，从 1982 年发射至今，其工作状态良好，几乎实现了连续的获得地球影像。 表 3 TM 传感器参数 TM 传感器 专题 制图仪 Landsat 4-5 波段 波长 （微米） 分辨率（米） 主要作用 TM Band 1 蓝绿波段 0.45-0.52 30 用于水体穿透，分辨土壤 和植被 Band 2 绿色波段
9、0.52-0.60 30 分辨植被 Band 3 红色波段 0.63-0.69 30 处于叶绿素吸收区域，用于观测道路，裸露土壤，植被种类等 Band 4 近红外波段 0.76-0.90 30 用于估算生物量 Band 5 中红外波段 1.55-1.75 30 用于分辨道路，裸露土壤，水，在不同植被之间有好的对比度，并且有好的穿透云雾的能力。 Band 6 热红外波段 10.40-12.50 120 感应发出热辐射的目标 Band 7 中红外波段 2.08-2.35 30 对于岩石，矿物的分辨很有用，也可用于辨识植被覆盖和湿润土壤。 ETM+传感器 Landsat7 携带 的主要 传感器是 E
10、TM+， 它的 全称 是增强 专题 制图仪 (Enhanced Thematic Mapper)。增强是 相对 TM 来说 的， 它 在 空间 分辨率和光谱特性方面 延续了并超越 了 TM 的配置。 ETM+除有 TM 的 7 个波段外 ， 增加 了一个 空间分辨率 为15m 的全色波段， 同时 将热红外波段的空间分辨率 由 120m 提高到 60m。 ETM+传感器 的具体参数如表 4 所示 。 2003 年 5 月 31 日 (21:42:35GMT)， Landsat-7ETM+机载扫描行校正器 (Scan Lines Corrector，简称 SLC)突然发生故障，导致获取的图像出现数
11、据重叠和大约 25%的数据丢失，因此 2003.5.31 日之后 Landsat7 的所有数据都是异常的，需要采用 SLC-off模型校正。另外， 2003.05.31-2003.07.14 以及 2003.07.03-2003.09.17 之间的数据是 缺失 的 。 L7 SLC-on 是指 2003.5.31 日 Landsat 7 SLC 故障之前的数据产品。 L7 SLC-off 是指 2003.5.31 日 Landsat 7 SLC 故障之后的异常数据产品。 表 4 ETM 传感器参数 ETM 传感器 增强专题制图仪 Landsat 7 波段 波长 (微米 ) 分辨率（米） 主要作
12、用 ETM+ Band 1 蓝绿波段 0.45-0.52 30 用于水体穿透，分辨土壤植被 Band 2 绿色波段 0.52-0.60 30 用于分辨植被 Band 3 红色波段 0.63-0.90 30 处于叶绿素吸收区，用于观测道路，裸露土壤，植被种类等 Band 4 近红外 0.76-0.90 30 用于估算生物量，分 辨潮湿土壤 Band 5 中红外 1.55-1.75 30 用于分辨道路，裸露土壤，水，还能在不同植被之间有好的对比度，并且有较好的大气、云雾分辨能力 Band 6 热红外 10.40-12.50 60 感应出热辐射的目标 Band 7 中红外 2.09-2.35 30
13、用于岩石，矿物的分辨很有用，也可用于辨识植被覆盖和湿润土壤 Band 8 全色 0.52-0.90 15 为 15 米分辨率的黑白图像，用于增强分辨率，提供分辨能力 OLI 传感器 OLI 传感器 的 全 称 为陆地成像仪 (Operational Land Imager， OLI)， 为 Landsat8 卫星 的主要携带仪器。 OLI 被动感应地表反射的太阳辐射和散发的热辐射，有 9 个波段的感应器，覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。与 Landsat-7 卫星的 ETM+传感器相比， OLI 增加了一个蓝色波段（ 0.4330.453m）和一个短波红外波段 (band 99, 1.36
14、01.390 m)，蓝色波段主要用于海岸带观测，短波红外波段包括水汽强吸收特征，可用于云检测。 如 表 5 为 OLI 传感器的 参数列表。 表 5 OLI 传感器 参数 OLI 传感器 陆地 成像仪 Landsat-8 波段 (m) 空间分辨率 (m) 主要作用 OLI 1-海岸 波段 0.4330.453 30 海岸带观测 2-蓝波段 0.4500.515 30 同 ETM+ 3-绿波段 0.5250.600 30 4-红波段 0.6300.680 30 5-近红外 0.8450.885 30 6-中红外 1.5601.660 30 7-中红外 2.1002.300 30 8-全色 波段
15、0.5000.680 15 9-水汽 吸收波段 1.3601.390 30 包括水汽强吸收特征，可用于云检测。 TIRS 传感器 TIRS 传感器 的全称为热红外 传感器 (Thermal Infrared Sensor, TIRS)，它 是有史以来最先进，性能最好的热红外传感器。 TIRS 将收集地球热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗，特别是干旱地区水分消耗。 如表 6 为 TIRS 传感器 参数表。 表 6 TIRS 传感器 参数 TIRS 传感器 热红外 传感器 Landsat8 波段 (m) 空间分辨率 (m) TIRS 10 10.60 11.19 100 11 11.50 12.51 100 4.各 传感器影像数据产品 简介 影像产品参数 Landsat 陆地卫星携带的传感器获取的 影像数据产品 的 参数 ， 除了 单元格 大小外，其他的参数基本一致。 数据输出格式是 GeoTIFF，采取三次卷积的取样方式，地图投影为 UTM-WGS84 南极洲极地投影。 具体 的产品参数 和 获取 方式 见表 7。 表 7 影像 产品 参数 产品类型 Level1T 标准地形校正 输出格式 GeoTIFF 取样方法 三次卷积 (CC) 地图投影 UTMWGS84 南极洲极地投影
