Landsat衛(wèi)星影像簡介

1、Landsat 衛(wèi)星影像簡介同濟(jì)大學(xué)羅新1. Landsat系列衛(wèi)星概述(AvalancheP)Landsat系列衛(wèi)星是由美國的NASA 和 USGS共同努力的成果。其中NASA負(fù)責(zé)火箭的發(fā)射以及遙感衛(wèi)星的研制。USGS負(fù)責(zé)衛(wèi)星的運(yùn)行以及衛(wèi)星影像的接收和處理。Landsat系列衛(wèi)星中由于Landsat 5 長時間高質(zhì)量的運(yùn)行(運(yùn)行了28年 10 個月)為全球地表的連續(xù)監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支撐，因此意義重大。歷代Landsat衛(wèi)星的發(fā)射以及運(yùn)行情況如下圖所示：2. 衛(wèi)星影像獲取Landsat 7和 Landsat 8都是太陽同步衛(wèi)星，軌道相同，都是軌道高為705km，成像寬度為185km，視場角為15

2、，運(yùn)動軌跡為地球陽面從北向南，衛(wèi)星繞地球一周時間為99 分鐘，每天能繞地球14 周，重訪周期為16 天。Landsat 衛(wèi)星重訪示意圖：Landsat 數(shù)據(jù)接收站位置：3. 傳感器和波段設(shè)置Landsat 1,2 和 3 的傳感器都是多光譜掃描器MSS，該傳感器能收集4個多光譜波段（3 個可見光和1 個近紅外波段），影像分辨率為79m。影像最終被采樣為了 60m 分辨率。 Landsat 4和 5 同時荷載了MSS 傳感器和可接受可見光，近紅外，短波中紅外波段且影像分辨率為30m 的 TM 傳感器。除此之外Landsat 4和 5 同時增加了一個120m 分辨率的熱紅外波段（后被采樣為30m）

3、。Landsat 7荷載的是ETM+傳感器， 在 2003年 5 月 31 日時， 該傳感器發(fā)生故障， 導(dǎo)致獲取影像上出現(xiàn)條帶缺失，影像上缺失信息占影像總面積的22%， 嚴(yán)重影響了遙感影像的使用。各傳感器詳細(xì)光譜信息如下：Note: Landsat ETM+ 獲取的熱紅外波段影像分辨率為60 m, Landsat TM 獲取的熱紅外波段為120 米！ Landsat TM 只有一個熱紅外波段，Landsat ETM+有兩個熱紅波段，但是同一個光譜區(qū)間分別在低和高增益下獲取的，Landsat 8有兩個熱紅外波段，分別在不同光譜區(qū)間獲取。Reference: Landsat-8: Science

4、and product vision for terrestrialglobal change research4. Landsat 8數(shù)據(jù)2013年發(fā)射的Landsat8衛(wèi)星包含11 個波段。影像特征較之前的Landsat 7衛(wèi)星有部分改進(jìn)。該數(shù)據(jù)詳細(xì)光譜信息如上表所示。在Landsat 8 數(shù)據(jù)獲取過程中有一個質(zhì)量評估影像（ QA） ， 該影像反映了像元受到傳感器和云污染的影響。4.1 衛(wèi)星參數(shù)（Irons J R etal., 2012）產(chǎn)品級別：L0Rp， L1G， L1Gt， L1T。L1T 級： 輻射校正數(shù)據(jù)經(jīng)過幾何精校正處理（使用地面控制點(diǎn)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)）得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。格式

5、為：GeoTIFF （我們獲取到的影像即為該級別產(chǎn)品）分辨率： OLI 多光譜波段30mOLI 全色波段15mTIRS 熱紅外波段100m，被重采樣成了30m數(shù)據(jù)格式：Geotif 格式采樣方式：三次卷積方向：北方向瞬時視場角：15 度投影：通用橫軸墨卡托投影，WGS84坐標(biāo)誤差： OLI 是 12m 圓誤差，90%置信度TIRS 是 14m 圓誤差，90%置信度4.2 Landsat OLI 傳感器OLI 陸地成像儀包括9 個波段， 空間分辨率為30 米， 其中包括一個15 米的全色波段，成像寬幅為185x185km。OLI 包括了 ETM+ 傳感器所有的波段，為了避免大氣吸收特征，OLI

6、對波段進(jìn)行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLI Band5（0.845 0.885 ，排除了 m） 0.825 m處水汽吸收特征；OLI 全色波段Band8波段范圍較窄，這種方式可以在全色圖像上更好區(qū)分植被和無植被特征；此外，還有兩個新增的波段：藍(lán)色波段（band 1;0.433 0.453 主要應(yīng)用海岸帶觀測，m）短波紅外波段（band 9; 1.360 1.390 包m）括水汽強(qiáng)吸收特征可用于云檢測；近紅外band5和短波紅外band9與 MODIS 對應(yīng)的波段接近。Landsat8的 OLI 傳感器采用的是已在EO-1 衛(wèi)星的 ALI 傳感器上實(shí)驗(yàn)過的推進(jìn)掃描方式 Ungar S G et

7、al., 2003 ， 并且 Landsat 8 的輻射分辨率在Landsat 7 8bit的基礎(chǔ)上提高到了12bit，大大增加了影像的灰度量化級。同時新的OLI 傳感器將比之前的Landsat 系列衛(wèi)星傳感器具有更高的信噪比，根據(jù)Irons 等 Irons J Ret al., 2012的總結(jié)整理，OLI 各波段的信噪比可能比ETM+各對應(yīng)波段平均高出近 3 倍。4.3 Landsat TIRSLandsat 8上具有單獨(dú)的熱紅外傳感器TIRS， 而不像 Landsat 7那樣， 將其集成于 ETM+ 傳感器之中。這是因?yàn)長andsat 8 在最初的設(shè)計(jì)中并沒有考慮要繼續(xù)接收熱紅外數(shù)據(jù)，而已

8、經(jīng)設(shè)計(jì)好的OLI 傳感器已無足夠空間來容納熱紅外傳感器。為了不耽誤發(fā)射時間，只得決定單獨(dú)設(shè)計(jì)另一新的傳感器。由于時間緊迫，所設(shè)計(jì)的熱紅外數(shù)據(jù)的分辨率為100m，低于之前的Landsat 7 衛(wèi)星的 60m 分辨率。使用年限設(shè)計(jì)為3 年，也低于同衛(wèi)星的OLI 的 5 年。不過較之前的衛(wèi)星改進(jìn)較大是新的熱紅外傳感器有2 個波段，比ETM+增加了 1 個波段。Reference:1 Avalanche P. Landsa t Earth ObservationSatellitesJ.2 Ungar S G,Pearlman J S, Mendenhall J A, Reuter D. Overview D. Overview of the erathobserving one(EO-1) mission. IEEE Transactions on Geoscience and remotesensing, 2003, 41(6):1149-11593 Irons J R, Dwyer J