Landsat衛(wèi)星對(duì)比

1、Landsat系列衛(wèi)星詳解Landsat1landsat8 測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè) 主講人：丁耀鋼組員:程雨婷 李明海 Landsat衛(wèi)星簡(jiǎn)介1 Landsat衛(wèi)星傳感器類(lèi)型縮寫(xiě)全稱(chēng)解釋?zhuān)ò琈SS、ETM以及ETM+等幾個(gè)全拼） 衛(wèi)星參數(shù)2 傳感器參數(shù)對(duì)比3 Landsat1到landsat8全系列的參數(shù)對(duì)比4 Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)下載方法5 Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)的運(yùn)用與優(yōu)缺點(diǎn)6目 錄Landsat衛(wèi)星詳解1 1“地球資源技術(shù)衛(wèi)星”計(jì)劃最早始于1967年，美國(guó)國(guó)家航空與航天局(NASA)受早期氣象衛(wèi)星和載人宇宙飛船所提供的地球資源觀(guān)測(cè)的鼓舞，開(kāi)始在理論上進(jìn)行地球資源技術(shù)衛(wèi)星系列的可行性研究。美國(guó)陸

2、地衛(wèi)星(Landsat)系列衛(wèi)星由美國(guó)航空航天局(NASA)和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)共同管理。陸地衛(wèi)星是美國(guó)用于探測(cè)地球資源與環(huán)境的系列地球觀(guān)測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)，曾稱(chēng)作地球資源技術(shù)衛(wèi)星(ERTS)。陸地衛(wèi)星的主要任務(wù)是調(diào)查地下礦藏、海洋資源和地下水資源，監(jiān)視和協(xié)助管理農(nóng)、林、畜牧業(yè)和水利資源的合理使用，預(yù)報(bào)農(nóng)作物的收成，研究自然植物的生長(zhǎng)和地貌，考察和預(yù)報(bào)各種嚴(yán)重的自然災(zāi)害(如地震)和環(huán)境污染，拍攝各種目標(biāo)的圖像，以及繪制各種專(zhuān)題圖(如地質(zhì)圖、地貌圖、水文圖)等。1972年7月23日，第一顆陸地衛(wèi)星(Landsat1)成功發(fā)射，后來(lái)發(fā)射的這一系列衛(wèi)星都帶有陸地衛(wèi)星(Landsat)的名稱(chēng)。到199

3、9年4月15日，共成功發(fā)射了六顆陸地衛(wèi)星，它們分別命名為陸地衛(wèi)星1到陸地衛(wèi)星5(Landsat1landsat5)以及陸地衛(wèi)星7(Landsat7)，其中陸地衛(wèi)星6的發(fā)射失敗了。時(shí)隔24年，2013年2月11日Landsat系列衛(wèi)星Landsat8發(fā)射空，過(guò)100天的測(cè)試運(yùn)行后開(kāi)始獲取影像。Landsat-陸地衛(wèi)星衛(wèi)星傳感器類(lèi)型 MSS-Multispectral Scanner-多光譜掃描儀 ETM、 ETM+-Enhanced Thematic Mapper-第三代推帚式掃描儀傳感器是增強(qiáng)型專(zhuān)題繪圖儀 ETM+(Enhanced Thematic Mapper)，星上設(shè)絕對(duì)定標(biāo)，提高了對(duì)地

4、觀(guān)測(cè)分辨率和定位質(zhì)量，調(diào)整了輻射測(cè)量精度、范圍和靈敏度，通過(guò)增益減少了強(qiáng)反射體造成的高亮度飽和效應(yīng)。該設(shè)備增加了一個(gè)15m分辨率的全色波段，熱紅外通道的空間分辨率也提高了一倍，達(dá)到了60m，每一景覆蓋面積:185km*170km，重疊率:赤道上相鄰兩景圖像旁向重疊率7.3%，軌道方向重疊率為5%，band6分別具有高、低增益兩種圖像數(shù)據(jù)，bandl-5、7增益隨季節(jié)變化可調(diào)整Landsat衛(wèi)星傳感器類(lèi)型縮寫(xiě)全稱(chēng)解釋2 22.12.1衛(wèi)星衛(wèi)星參數(shù)參數(shù)陸地衛(wèi)星（Landsat）的軌道設(shè)計(jì)為與太陽(yáng)同步的近極地圓形軌道，以確保北半球中緯度地區(qū)獲得中等太陽(yáng)高度角(25一30)的上午成像，而且衛(wèi)星以同一地

5、方時(shí)、同一方向通過(guò)同點(diǎn)，保證遙感觀(guān)測(cè)條件的基本一致，利于圖像的對(duì)比。如Landsat4、5軌道高705km軌道傾角98.2，衛(wèi)星由北向南運(yùn)行，地球自西向東旋轉(zhuǎn)，衛(wèi)星每天繞地球145圈，每圈在赤道西移159km，每16天重復(fù)覆蓋一次，穿過(guò)赤道的地方時(shí)為9點(diǎn)45分，覆蓋地球范圍N81S815。3 3傳感器參數(shù)對(duì)比Landsat-13Landsat-45波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍/m分辨率分辨率/米米MSS-4MSS-10.50.678米MSS-5MSS-20.60.778米MSS-6MSS-30.70.878米MSS-7MSS-40.81.178米MSS傳感器波段波段波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍(m)分辨率分辨率/米米

6、10.450.5230米20.520.6030米30.630.6930米40.760.9030米51.551.7530米610.4012.50120米72.082.3530米TM傳感器傳感器參數(shù)對(duì)比波段波段波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍(m)地面分辨率地面分辨率/米米10.4500.51530米20.5250.60530米30.6300.69030米40.7750.90030米51.5501.75030米610.4012.5060米72.0902.35030米80.5200.90015米ETM+傳感器TIRS（熱（熱紅外傳感紅外傳感器）器）LandSat 8中心波長(zhǎng)中心波長(zhǎng)（微米）（微米）波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍（

7、微米）（微米）分辨率分辨率（米）（米）Band1010.910.6-11.2100Band1112.011.5-12.5100TIR傳感器傳感器參數(shù)對(duì)比OLI（陸地成（陸地成像儀）像儀）LandSat 8類(lèi)型類(lèi)型波長(zhǎng)（微米）波長(zhǎng)（微米） 分辨率分辨率/米米Band1藍(lán)色波段0.4330.45330Band2藍(lán)綠波段0.4500.51530Band3綠波段0.5250.60030Band4紅波段0.6300.68030Band5近紅外0.8450.88530Band6短波紅外1.5601.66030Band7短波紅外2.1002.30030Band8微米全色0.5000.68015Band9短波

8、紅外波段1.3601.39030OLI傳感器4 4Landsat系列衛(wèi)星對(duì)比美國(guó)陸地系列衛(wèi)星參考表美國(guó)陸地系列衛(wèi)星參考表衛(wèi)星（Landsat）12345678發(fā)射時(shí)間1972.7.231975.1.121978.3.51982.7.161984.31993.11999.4.152013.2.11衛(wèi)星高度（km）920920920705705失敗705705覆蓋周期（天）18181816161616掃描寬度（km）185185185185185185185波段數(shù)4447789傳感器MSSMSSMSSMSS.TMMSS.TMETMOLI.TIIRS運(yùn)行情況退役退役退役退役退役2003故障在役Lan

9、dsat系列衛(wèi)星對(duì)比從上表中我們可以清楚的看到Landsat1到Landsat5衛(wèi)星均采用了MSS傳感器，MSS傳感器采用了可見(jiàn)光近紅外的波譜（0.5到1.1um），在0.5到0.6um是綠色波段，對(duì)水體由一定透射能力，清潔水體中透射深度可達(dá)10-20米，可判別地形和近海海水泥沙，可探測(cè)健康綠色植被反射率。而在紅色波段（0.6到0.7um）用于城市研究，對(duì)道路、大型建筑工地、沙礫場(chǎng)和采礦區(qū)反映明顯?？捎糜诘刭|(zhì)研究、水中泥沙含量研究，植被分類(lèi)。在近紅外（0.7到0.8um）用于區(qū)分健康與病蟲(chóng)害植被，水陸分界，土壤含水量研究。近紅外（0.8到1.1um）用于測(cè)定生物量和監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)，水陸分界，地質(zhì)

10、研究。當(dāng)然在landsat4和landsat5衛(wèi)星中也有TM傳感器（專(zhuān)題制圖儀），總共7個(gè)波段，在0.4到0.5um這個(gè)藍(lán)綠波段主要用于水體穿透，分辨土壤植物。綠波段（0.5到0.6um）主要用于分辨植被。在紅波段（0.6到0.7um）處于葉綠素的吸收波段，用于觀(guān)測(cè)道路/裸露土壤/植被種類(lèi)效果很好。0.7到0.9um這個(gè)近紅外波段，用于估算生物量,盡管這個(gè)波段可以從植被中區(qū)分出水體，分辨潮濕土壤，但對(duì)道路辨認(rèn)效果不如TM3。1.5到1.75um中紅外波段，用于分辨道路/裸露土壤/水,它在不同植被之間有好的對(duì)比度,并且有較好的穿透大氣、云霧的能力。Landsat系列衛(wèi)星對(duì)比熱紅外波段（10.4到

11、12.5um）可以感應(yīng)發(fā)出輻射的目標(biāo)，中紅外波段（2.08到2.35um）對(duì)于巖石/礦物的分辨很有用,也可用于辨識(shí)植被覆蓋濕潤(rùn)土壤。在landsat7衛(wèi)星中采用了ETM傳感器，大致與我們TM波段對(duì)應(yīng)類(lèi)似，分辨率有所差異，OLI傳感器的全稱(chēng)為陸地成像儀(OperationalLandImager)，為L(zhǎng)andsat8衛(wèi)星的主要攜帶儀器。OLI被動(dòng)感應(yīng)地表反射的太陽(yáng)輻射和散發(fā)的熱輻射有9個(gè)波段的感應(yīng)器，覆蓋了從紅外到可見(jiàn)光的不同波長(zhǎng)范圍。Landsat-7衛(wèi)星的ETM+傳感器相比，OLI增加了一個(gè)藍(lán)色波段（0.4330.453m）和一個(gè)短波紅外波段(band99,1.3601.390m)，藍(lán)色波段

12、主要用于海岸帶觀(guān)測(cè)，短波紅外波段包括水汽強(qiáng)吸收特征，可用于云檢測(cè)。TIRS傳感器的全稱(chēng)為熱紅外傳感器(ThermalInfraredSensor,TIRS)，它是有史以來(lái)最先進(jìn)，性能最好的熱紅外傳感器。TIRS將收集地球熱量流失，目標(biāo)是了解所觀(guān)測(cè)地帶水分消耗，特別是干旱地區(qū)水分消耗。4 4數(shù)據(jù)下載方法1. USGS官網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)下載官網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)下載網(wǎng)址網(wǎng)址網(wǎng)址網(wǎng)址：/，需要注冊(cè)賬號(hào)并審核，屬于美國(guó)USGS(美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局)管理?？梢韵螺d的數(shù)據(jù)：可以下載的數(shù)據(jù)：在collection中可以查看，Landsat(包括最近的landsat8)系列，EO-1

13、，MODIS，ASTER，Aerial等數(shù)據(jù)。2.網(wǎng)址網(wǎng)址：/(可百度GLCF)，為馬里蘭大學(xué)組織，當(dāng)然配合了一堆的老美各個(gè)機(jī)構(gòu)。需要注冊(cè)并審核。進(jìn)入GLCF主頁(yè)后，需要點(diǎn)擊Data&Products下的EarthScienceDataInterface,進(jìn)入下載界面，分為MapSearch,Path/RowSearch,ProductSearch三種搜索途徑,下圖為進(jìn)入到MapSearch的界面。需要注意的是，每次輸入條件之后都要點(diǎn)擊以下UpdateMap,才會(huì)顯示。3.網(wǎng)址：網(wǎng)址：http:/ 5Landsat衛(wèi)星運(yùn)用以及優(yōu)缺點(diǎn)我們?cè)趯W(xué)

14、習(xí)Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用的同時(shí)需要對(duì)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)格式有所了解，Landsat陸地衛(wèi)星攜帶的傳感器獲取的影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)，除了單元格大小外，其的參數(shù)基本一致。數(shù)據(jù)輸出格式是GeoTIFF。，采取三次卷積的取樣方式，地圖投影為UTM-WGS84南極洲極地投影。在我們運(yùn)用數(shù)據(jù)的前提，我們需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理，在所有遙感影像數(shù)據(jù)中，Landsat數(shù)據(jù)可以說(shuō)是應(yīng)用最為廣泛的。盡管ETM+數(shù)據(jù)中間出現(xiàn)了故障，但Landsat高頻次的重訪(fǎng)周期、較優(yōu)的數(shù)據(jù)質(zhì)量越來(lái)越完善的波段信息、越來(lái)越高的空間分辨率，值得擁有！在進(jìn)行每一項(xiàng)與遙感相關(guān)的各類(lèi)信息提取、專(zhuān)題圖制作等方面，Landsat影像作為一種基礎(chǔ)數(shù)

15、據(jù)會(huì)首先被下載，或直接作為信息提取的主要數(shù)據(jù)源，或作為下載或購(gòu)買(mǎi)其他數(shù)據(jù)的依據(jù)，甚至還可作為校正其他影像數(shù)據(jù)的幾何基準(zhǔn)?？傊?，Landsat數(shù)據(jù)即可獨(dú)當(dāng)大任，又可幕后支撐。我們?cè)谶\(yùn)用Landsat數(shù)據(jù)的時(shí)候，有些波段的組合有助于我們更好的使用數(shù)據(jù)，波段組合：波段組合：321：真彩色合成，即3、2、1波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得自然彩色合成圖像，圖像的色彩與原地區(qū)或景物的實(shí)際色彩一致，適合于非遙感應(yīng)用專(zhuān)業(yè)人員使用。432：標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，即4、3、2波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，獲得圖像植被成紅色，由于突出表現(xiàn)了植被的特征，應(yīng)用十分的廣泛，而被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)假彩色。451：信息量最豐富的組合，TM圖像

16、的光波信息具有34維結(jié)構(gòu)，其物理含義相當(dāng)于亮度、綠度、熱度和濕度。在TM7個(gè)波段光譜圖像中，一般第5個(gè)波段包含的地物信息最豐富。3個(gè)可見(jiàn)光波段(即第1、2、3波段)之間，兩個(gè)中紅外波段(即第4、7波段)之間相關(guān)性很高，表明這些波段的信息中有相當(dāng)大的重復(fù)性或者冗余性。第4、6波段較特殊，尤其是第4波段與其他波段的相關(guān)性得低，表明這個(gè)波段信息有很大的獨(dú)立性。計(jì)算各種組合的熵值的結(jié)果表明，由一個(gè)可見(jiàn)光波段、一個(gè)中紅外波段及第4波段組合而成的彩色合成圖像一般具有最豐富的地物信息，其中又常以4，5，3或4，5，1波段的組合為最佳。第7波段只是在探測(cè)森林火災(zāi)、巖礦蝕變帶及土壤粘土礦物類(lèi)型等方面有特殊的作用

17、。最佳波段組合選出后，要想得到最佳彩色合成圖像，還必須考慮賦色問(wèn)題。人眼最敏感的顏色是綠色，其次是紅色、藍(lán)色。因此，應(yīng)將綠色賦予方差最大的波段。按此原則，采取4、5、3波段分別賦紅、綠、藍(lán)色合成的圖像，色彩反差明顯，層次豐富，而且各類(lèi)地物的色彩顯示規(guī)律與常規(guī)合成片相似，符合過(guò)去常規(guī)片的目視判讀習(xí)慣。例如把4、5兩波段的賦色對(duì)調(diào)一下，即5、4、3分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得近似自然彩色合成圖像，適合于非遙感應(yīng)用專(zhuān)業(yè)人員使用。741：波段組合圖像具有兼容中紅外、近紅外及可見(jiàn)光波段信息的優(yōu)勢(shì)，圖面色彩豐富，層次感好，具有極為豐富的地質(zhì)信息和地表環(huán)境信息；而且清晰度高，干擾信息少，地質(zhì)可解譯程度高，各

18、種構(gòu)造形跡(褶皺及斷裂)顯示清楚，不同類(lèi)型的巖石區(qū)邊界清晰，巖石地層單元的邊界、特殊巖性的展布以及火山機(jī)構(gòu)也顯示清楚。6 6Landsat衛(wèi)星運(yùn)用以及優(yōu)缺點(diǎn)陸地衛(wèi)星的主要任務(wù)是調(diào)查地下礦藏、海洋資源和地下水資源，監(jiān)視和協(xié)助管理農(nóng)、林、畜牧業(yè)和水利資源的合理使用，預(yù)報(bào)農(nóng)作物的收成，研究自然植物的生長(zhǎng)和地貌，考察和預(yù)報(bào)各種嚴(yán)重的自然災(zāi)害（如地震）和環(huán)境污染，拍攝各種目標(biāo)的圖像，以及繪制各種專(zhuān)題圖（如地質(zhì)圖、地貌圖、水文圖）等。中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所接收、處理、存檔和分發(fā)美國(guó)陸地衛(wèi)星系列中的Landsat-5、Landsat-7和LANDSAT-8三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。其中Landsat-8衛(wèi)星于

19、2013年2月11日發(fā)射，是美國(guó)陸地探測(cè)衛(wèi)星系列的后續(xù)衛(wèi)星。Landsat-8衛(wèi)星裝備有陸地成像儀（OperationalLandImager，簡(jiǎn)稱(chēng)“OLI”）和熱紅外傳感器（ThermalInfraredSensor，簡(jiǎn)稱(chēng)“TIRS”）。OLI被動(dòng)感應(yīng)地表反射的太陽(yáng)輻射和散發(fā)的熱輻射，有9個(gè)波段的感應(yīng)器，覆蓋了從紅外到可見(jiàn)光的不同波長(zhǎng)范圍。與Landsat-7衛(wèi)星的ETM+傳感器相比，OLI增加了一個(gè)藍(lán)色波段（0.4330.453m）和一個(gè)短波紅外波段(band9;1.3601.390m)，藍(lán)色波段主要用于海岸帶觀(guān)測(cè)，短波紅外波段包括水汽強(qiáng)吸收特征，可用于云檢測(cè)。TIRS是有史以來(lái)最先進(jìn)，性

20、能最好的熱紅外傳感器。TIRS將收集地球熱量流失，目標(biāo)是了解所觀(guān)測(cè)地帶水分消耗，特別是干旱地區(qū)水分消耗。中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所接收的LANDSAT-8衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。陸地衛(wèi)星7和8的軌道高度是705公里（438英里）。他們完成一次軌道拍攝用時(shí)都是99分鐘，每天完成14個(gè)完整的軌道拍攝，每16天拍攝地球上的同一個(gè)點(diǎn)。雖然它們各自都是16天覆蓋地球一次，但它們的軌道是錯(cuò)開(kāi)的，從而可以每隔8天重復(fù)得到同一個(gè)地區(qū)的圖像。美國(guó)陸地衛(wèi)星LandSat-8保證了陸地?cái)?shù)據(jù)接收及可利用的連續(xù)性，其數(shù)據(jù)與已有的標(biāo)準(zhǔn)陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品一致，每天可以接收約400景數(shù)據(jù)，所有的景都被處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，且在接收、存檔后24小時(shí)之內(nèi)可供下