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文档简介
1、1Landsat系列卫星详解系列卫星详解Landsat1landsat8 测绘工程专业 主讲人:丁耀钢主讲人:丁耀钢组员组员:程雨婷程雨婷 李明海李明海2目目 录录3Landsat卫星详解1 1“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
2、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Land
3、sat系列卫星Landsat8发射空,过100天的测试运行后开始获取影像。4Landsat-陆地卫星卫星传感器类型 MSS-Multispectral Scanner-多光谱扫描仪 ETM、 ETM+-Enhanced Thematic Mapper-第三代推帚式扫描仪传感器是增强型专题绘图仪 ETM+(Enhanced Thematic Mapper),星上设绝对定标,提高了对地观测分辨率和定位质量,调整了辐射测量精度、范围和灵敏度,通过增益减少了强反射体造成的高亮度饱和效应。该设备增加了一个15m分辨率的全色波段,热红外通道的空间分辨率也提高了一倍,达到了60m,每一景覆盖面积:185km
4、*170km,重叠率:赤道上相邻两景图像旁向重叠率7.3%,轨道方向重叠率为5%,band6分别具有高、低增益两种图像数据,bandl-5、7增益随季节变化可调整Landsat卫星传感器类型缩写全称解释2 252.1卫星参数卫星参数陆地卫星(Landsat)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、同一方向通过同点,保证遥感观测条件的基本一致,利于图像的对比。如Landsat4、5轨道高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145圈,每圈在赤道西移159km,每16天重
5、复覆盖一次,穿过赤道的地方时为9点45分,覆盖地球范围N81S815。63 3传感器参数对比Landsat-13Landsat-45波长范围/m分辨率/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传感器波段波长范围(m)分辨率/米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传感器7传感器参数对比波段波长范围(m)地面分辨率/米10.4500.515
6、30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+传感器TIRS(热红外传感器)LandSat8中心波长(微米)波长范围(微米)分辨率(米)Band1010.910.6-11.2100Band1112.011.5-12.5100TIR传感器8传感器参数对比OLI(陆地成像仪)LandSat8类型波长(微米) 分辨率/米Band1蓝色波段0.4330.45330Band2蓝绿波段0.4500.51530Band3绿波段0.5250.600
7、30Band4红波段0.6300.68030Band5近红外0.8450.88530Band6短波红外1.5601.66030Band7短波红外2.1002.30030Band8微米全色0.5000.68015Band9短波红外波段1.3601.39030OLI传感器94 4Landsat系列卫星对比美国陆地系列卫星参考表卫星(Landsat)12345678发射时间1972.7.231975.1.121978.3.51982.7.161984.31993.11999.4.152013.2.11卫星高度(km)920920920705705失败705705覆盖周期(天)181818161616
8、16扫描宽度(km)185185185185185185185波段数4447789传感器MSSMSSMSSMSS.TMMSS.TMETMOLI.TIIRS运行情况退役退役退役退役退役2003故障在役10Landsat系列卫星对比从上表中我们可以清楚的看到Landsat1到Landsat5卫星均采用了MSS传感器,MSS传感器采用了可见光近红外的波谱(0.5到1.1um),在0.5到0.6um是绿色波段,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。而在红色波段(0.6到0.7um)用于城市研究,对道路、大型建筑工地、沙砾场和采矿区
9、反映明显。可用于地质研究、水中泥沙含量研究,植被分类。在近红外(0.7到0.8um)用于区分健康与病虫害植被,水陆分界,土壤含水量研究。近红外(0.8到1.1um)用于测定生物量和监测作物长势,水陆分界,地质研究。当然在landsat4和landsat5卫星中也有TM传感器(专题制图仪),总共7个波段,在0.4到0.5um这个蓝绿波段主要用于水体穿透,分辨土壤植物。绿波段(0.5到0.6um)主要用于分辨植被。在红波段(0.6到0.7um)处于叶绿素的吸收波段,用于观测道路/裸露土壤/植被种类效果很好。0.7到0.9um这个近红外波段,用于估算生物量,尽管这个波段可以从植被中区分出水体,分辨潮
10、湿土壤,但对道路辨认效果不如TM3。1.5到1.75um中红外波段,用于分辨道路/裸露土壤/水,它在不同植被之间有好的对比度,并且有较好的穿透大气、云雾的能力。11Landsat系列卫星对比热红外波段(10.4到12.5um)可以感应发出辐射的目标,中红外波段(2.08到2.35um)对于岩石/矿物的分辨很有用,也可用于辨识植被覆盖湿润土壤。在landsat7卫星中采用了ETM传感器,大致与我们TM波段对应类似,分辨率有所差异,OLI传感器的全称为陆地成像仪(OperationalLandImager),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
11、波段的感应器,覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。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(band99,1.3601.390m),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。TIRS传感器的全称为热红外传感器(ThermalInfraredSensor,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。124 4数据下载方法USGS官网提供的数据下载网址官网提供的数据下载网址网址网址:http:/glov
12、/,需要注册账号并审核,属于美国USGS(美国地质调查局)管理。可以下载的数据:可以下载的数据:在collection中可以查看,Landsat(包括最近的landsat8)系列,EO-1,MODIS,ASTER,Aerial等数据。2.网址网址:/(可百度GLCF),为马里兰大学组织,当然配合了一堆的老美各个机构。需要注册并审核。进入GLCF主页后,需要点击Data&Products下的EarthScienceDataInterface,进入下载界面,分为MapSearch,Path/RowSearch,ProductSea
13、rch三种搜索途径,下图为进入到MapSearch的界面。需要注意的是,每次输入条件之后都要点击以下UpdateMap,才会显示。3.网址:网址:http:/ 5Landsat卫星运用以及优缺点我们在学习Landsat卫星数据的应用的同时需要对卫星的数据格式有所了解,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。16在我们运用数据的前提,我们需要对数据进行相关的处理,在所有遥感影像数据中,Landsat数据可以说是应用最为广泛的。尽管ETM+数据
14、中间出现了故障,但Landsat高频次的重访周期、较优的数据质量越来越完善的波段信息、越来越高的空间分辨率,值得拥有!在进行每一项与遥感相关的各类信息提取、专题图制作等方面,Landsat影像作为一种基础数据会首先被下载,或直接作为信息提取的主要数据源,或作为下载或购买其他数据的依据,甚至还可作为校正其他影像数据的几何基准。总之,Landsat数据即可独当大任,又可幕后支撑。我们在运用Landsat数据的时候,有些波段的组合有助于我们更好的使用数据,波段组合:波段组合:321:真彩色合成,即3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色,则获得自然彩色合成图像,图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致,适合
15、于非遥感应用专业人员使用。432:标准假彩色合成,即4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色,获得图像植被成红色,由于突出表现了植被的特征,应用十分的广泛,而被称为标准假彩色。17451:信息量最丰富的组合,TM图像的光波信息具有34维结构,其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。在TM7个波段光谱图像中,一般第5个波段包含的地物信息最丰富。3个可见光波段(即第1、2、3波段)之间,两个中红外波段(即第4、7波段)之间相关性很高,表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性。第4、6波段较特殊,尤其是第4波段与其他波段的相关性得低,表明这个波段信息有很大的独立性。计算各种组合的熵值的结果表明,由一
16、个可见光波段、一个中红外波段及第4波段组合而成的彩色合成图像一般具有最丰富的地物信息,其中又常以4,5,3或4,5,1波段的组合为最佳。第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。最佳波段组合选出后,要想得到最佳彩色合成图像,还必须考虑赋色问题。人眼最敏感的颜色是绿色,其次是红色、蓝色。因此,应将绿色赋予方差最大的波段。按此原则,采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像,色彩反差明显,层次丰富,而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似,符合过去常规片的目视判读习惯。例如把4、5两波段的赋色对调一下,即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色,则获得近似自然彩色合成
17、图像,适合于非遥感应用专业人员使用。18741:波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势,图面色彩丰富,层次感好,具有极为丰富的地质信息和地表环境信息;而且清晰度高,干扰信息少,地质可解译程度高,各种构造形迹(褶皱及断裂)显示清楚,不同类型的岩石区边界清晰,岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。196 6Landsat卫星运用以及优缺点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
18、制各种专题图(如地质图、地貌图、水文图)等。中国科学院遥感与数字地球研究所接收、处理、存档和分发美国陆地卫星系列中的Landsat-5、Landsat-7和LANDSAT-8三颗卫星的数据。其中Landsat-8卫星于2013年2月11日发射,是美国陆地探测卫星系列的后续卫星。Landsat-8卫星装备有陆地成像仪(OperationalLandImager,简称“OLI”)和热红外传感器(ThermalInfraredSensor,简称“TIRS”)。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
19、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(band9;1.3601.390m),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。TIRS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。中国科学院遥感与数字地球研究所接收的LANDSAT-8卫星数据实现了数据共享。陆地卫星7和8的轨道高度是705公里(438英里)。他们完成一次轨道拍摄用时都是99分钟,每天完成14个完整的轨道拍摄,每16天拍摄地球上的同一个点。虽然它们各自都是16天覆盖地球一次,但它们的轨道是错开的,从而可以每隔8天重复得到同一个地区的图像。美国陆地卫星LandSat-8保证了陆地数据接收及可利用的连续性,其数据与已有的标准陆地卫星数据产品一致,每天可以接收约400景数据,所有的景都被处理成标准数据产品,且在接收、存档后24小时之内可供下载。在数据的提高上,LandSat-8上装备的
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