Landsat衛(wèi)星影像簡介

1、Landsat 衛(wèi)星影像簡介同濟大學(xué) 羅新 1.  Landsat系列衛(wèi)星概述（Avalanche P）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)量的運行（運行了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

2、度為185km，視場角為15°，運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

3、120m分辨率的熱紅外波段（后被采樣為30m）。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: Land

4、sat-8: Science and product vision for terrestrialglobal change research 4.  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。該數(shù)據(jù)詳細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

5、點和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)）得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。格式為：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30m              OLI 全色波段15m               TIRS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

6、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對波段進行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLI Band5(0.8450.885 m)，排除了0.825m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：藍色波段 (band 1; 0.4330.453 m) 主要應(yīng)用海岸帶觀測，短波紅外波段(band

7、 9; 1.3601.390 m) 包括水汽強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 傳感器上實驗過的推進掃描方式Ungar S G et 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 R et al., 2012的總結(jié)整理，OLI

8、 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。這是因為Landsat 8在最初的設(shè)計中并沒有考慮要繼續(xù)接收熱紅外數(shù)據(jù)，而已經(jīng)設(shè)計好的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，只得決定單獨設(shè)計另一新的傳感器。由于時間緊迫，所設(shè)計的熱紅外數(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. LandsatEarth 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, D