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1、Landsat 陆地卫星遥感影像数据简介“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。1972年7月 23日，第一颗陆地卫星（Landsat_1）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，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以及陆地卫星7，其 中陆地卫星6的发射失败了。Landsat陆地卫星系列遥感影像数据覆盖范围为北纬83o到南纬83o之间的所有陆地区域，数据更新周 期为16天（Lan
2、dsat 13的周期为18天），空间分辨率为30米（RBV和MSS传感器的空间分辨率为80 米）。目前，中国区域内的Lan dsat陆地卫星系列遥感影像数据（见图1）可以通过中国科学院计算机网络 信息中心国际科学数据服务平台 QQ 电子网 免费获得（）。Landsat 陆地卫星在波段的设计上，充分考虑了水、植物、土壤、岩石等不同地物在波段反射率敏感度 上的差异，从而有效地扩充了遥感影像数据的应用范围。在基于Lan dsat遥感影像数据的一系列应用中，计 算植被指数和针对Landsat ETM off影像的条带修复为最常用同时也是最为基础的两个应用。因此，中国科学院计算机网络信息中心基于国际科学
3、数据服务平台，提供了 1）基于Landsat数据的多种植被指数提取。2）对Landsat ETM SLC-off影像数据的条带修复。图1 Landsat遥感影像中国区示意图数据特征（ 1 ）数据基本特征Landsat陆地卫星包含了五种类型的传感器，分别是反束光摄像机（RBV），多光谱扫描仪（MSS）, 专题成像仪（TM），增强专题成像仪（ETM）以及增强专题成像仪+ （ETM+），各传感器拍摄影像的基本 特征如下：表1 Lan dsat陆地卫星传感器介绍MSS传感器主题成像仪Landsatl-3Landsat4-5类型波长（微米）分辨率（米）主要作用MSSBand 4Band 1绿色波段0.5
4、-0.680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 5Band 2红色波段0.6-0.780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Band 6Band 3近红外0.7-0.880用于区分健康与病虫害植被，水陆分 界，土壤含水量研究。Band 7Band 4近红外0.8-1.180用于测定生物量和监测作物长势，水陆 分界，地质研究。TM传感器主题成像仪Landsat 4-5波段波长（微米）分辨率（米）主要作用TMBand 1蓝绿波段0.45-0.5230用于水体穿透，分辨土壤和
5、植被绿色波段Band 3红色波段0.63-0.6930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0.76-0.9030用于估算生物量Band 5中红外波段1.55-1.7530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10.40-12.50120感应发出热辐射的目标Band 7中红外波段2.08-2.3530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传感器主题成像仪Landsat 4-5波段波长（微米）分辨率（米）主要作用ETM+Band 1蓝绿波段0.45-0.523
6、0用于水体穿透，分辨土壤植被Band 2绿色波段0.52-0.6030用于分辨植被Band 3红色波段0.63-0.9030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0.76-0.9030用于估算生物量，分辨潮湿土壤Band 5中红外1.55-1.7530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 7中红外2.09-2.3530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微米全色0.52-0.9015为15米分辨率的黑白图像，用于增强分辨率，提供分辨能力2）数据主要参数Landsa
7、t陆地卫星携带的传感器，在南北向的扫描范围大约为179km,东西向的扫描范围大约为183km, 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。数据分 发前，美国国家航空与航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）对数据产品进行了系统的辐射矫正和地 面控制点几何校正，并且通过 DEM 高程模型做了地形矫正。按照产品的处理级别，分为四类：原始数据产 品（Level 0）,辐射矫正产品（Level 1），系统几何矫正产品（Level 2）,几何精矫正产品（Level 3）， 高程矫正产品（Level 4）。目前，由中国科学院计算机网络信息中心发
8、布的是L1T数据产品，用户通过国际 科学数据服务平台免费获得（）。（ 3）数据组织Landsat陆地卫星数据覆盖中国区域需要561景影像，每一景Landsat卫星影像图像存贮为一个压缩文 件。每个数据文件的文件名由拍摄卫星的名称，拍摄地区行、列编号，拍摄时间，地面接收站位置来共同命 名。例如，LT51240312009224IKR00文件名包含的信息如下：拍摄卫星是Landsat_5（TM传感器），拍摄 地区位于124行/31列，拍摄时间是2009年的第223天，地面接收站编号IKR。数据获得目前，Landsat遥感影像数据可以在网上免费获得。用户通过美国NASA的EROS（Earth Res
9、ources Observation and Science Center， 美国地球资源观测中心）（）免费下载这些数据。当然，拥有数据下载 权限之前需要进行相关网站的用户注册和所需数据的申请。应用Landsat陆地卫星系列提供了大量地球资源观测数据，为各种学科和领域的用户和研究人员提供他们所 需要的遥感影像信息，对整个地球科学来说都具有重大的价值和意义。Landsat遥感影像数据可以用于自然 资源保护，能源勘探、环境管理、自然灾害监测等多个研究领域，遥感影像数据特有的在时间分辨率、空间 分辨率和光谱分辨率上的优势，使得我们能够开始在“生态系统基础”上来观察地球的组成，超越了当前所收 集的大多
10、数资源数据的边界。增值服务国际科学数据服务平台目前提供的基于Lan dsat遥感影像数据的增值服务分为两个部分：植被指数的计 算和Landsat 7 ETM SLC-off影像的条带修复。植被指数植被指数是一种利用卫星探测数据的线性或非线性组合来反映植被的存在、数量、质量、状态及时空分 布特点，反映植物生长状况的指数，用来诊断植被的一系列生物物理参量，如叶面积指数（LAI）、植被覆盖率、 生物量、光合作用有效辐射吸收系数。中科院计算机网络信息中心科学数据中心研发了基于Landsat TM及ETM影像数据的多种植被指数提取 工具，为用户免费提供常用的14种Landsat植被指数产品，包括比值植被
11、指数（RVI），比值短波红外指数 （RSI），差值植被指数（DVI），归一化植被指数（NDVI），转换型植被指数（TVI），重归一化插值植被 指数（RDVI），增强型植被指数I和II（EVI&EVI2），大气阻抗植被指数（ARVI），土壤调整植被指数（SAVI）， 修正土壤植被指数（MSAVI），土壤大气综合植被指数（SATVI），优化土壤调节植被指数（OSAVI）。原始影像比值植被指数： RDVI归一化植被指数： NDVI图2部分植被指数示意图Lan dsat ETM SLC-off影像条带修复Landsat-7 ETM+机载扫描行校正器（SLC）故障导致2003年5月31日之后获取的图像出
12、现了数据条带丢失，严重影响了 Landsat ETM遥感影像的使用。对于已经丢失的数据，没有可能找回实际数据，因此，只 能利用缝隙填充的方式进行差值，尽量弥补缺失的数据部分，并且使相对完好的70-80%数据可用。经过多 方努力，中科院计算机网络信息中心科学数据中心开发了 Landsat ETM SLC-off遥感影像条带修复工具，提 供多影像局部自适应回归分析和多影像固定窗口分析两个模型，为用户免费提供条带修复产品。修复前局部放大图修复后局部放大对照图图 3 修复效果示意图用户统计国际科学数据服务平台Landsat遥感影像数据自发布以来，受到了中科院内外用户的广泛关注和好评。据统计，共有67,
13、075名用户的访问，数据下载量达到6,730.65G。f%1001 口口口 SDlCfOl201 D01 月-SI 0 20100202t)tC#0317 20100401 0ia肖农M戲H日 20肖年06目忙吕甲IG月毎日MHCi單H月血日如怕哥册痢7日；诂见锻円乐宵旬勲 iw&S ias14000iso onHKO00atro页如I40 000重MU未来发展目前，中科院计算机网络信息中心科学数据中心已经发布了中国区域范围内Landsat陆地卫星系列遥感 影像数据，并加工生产了植被指数和条带修复产品，为国内科研人员提供免费查询和下载。在下一步的工作 中，我们会着力推出以下数据产品：1). Mosaic_Landsat全球陆地影像拼接数据。2).基于Landsat的中国 内陆水体信息提取产品。最后，希望广大科研人员继续关注和支持我们的国际科学数据服务平台
