Landsat卫星影像简介

1、Landsat 卫星影像简介同济大学罗新1. Landsat系列卫星概述(AvalancheP)Landsat系列卫星是由美国的NASA 和 USGS共同努力的成果。其中NASA负责火箭的发射以及遥感卫星的研制。USGS负责卫星的运行以及卫星影像的接收和处理。Landsat系列卫星中由于Landsat 5 长时间高质量的运行(运行了28年 10 个月)为全球地表的连续监测提供了数据支撑，因此意义重大。历代Landsat卫星的发射以及运行情况如下图所示：2. 卫星影像获取Landsat 7和 Landsat 8都是太阳同步卫星，轨道相同，都是轨道高为705km，成像宽度为185km，视场角为15

2、，运动轨迹为地球阳面从北向南，卫星绕地球一周时间为99 分钟，每天能绕地球14 周，重访周期为16 天。Landsat 卫星重访示意图：Landsat 数据接收站位置：3. 传感器和波段设置Landsat 1,2 和 3 的传感器都是多光谱扫描器MSS，该传感器能收集4个多光谱波段（3 个可见光和1 个近红外波段），影像分辨率为79m。影像最终被采样为了 60m 分辨率。 Landsat 4和 5 同时荷载了MSS 传感器和可接受可见光，近红外，短波中红外波段且影像分辨率为30m 的 TM 传感器。除此之外Landsat 4和 5 同时增加了一个120m 分辨率的热红外波段（后被采样为30m）

3、。Landsat 7荷载的是ETM+传感器， 在 2003年 5 月 31 日时， 该传感器发生故障， 导致获取影像上出现条带缺失，影像上缺失信息占影像总面积的22%， 严重影响了遥感影像的使用。各传感器详细光谱信息如下：Note: Landsat ETM+ 获取的热红外波段影像分辨率为60 m, Landsat TM 获取的热红外波段为120 米！ Landsat TM 只有一个热红外波段，Landsat ETM+有两个热红波段，但是同一个光谱区间分别在低和高增益下获取的，Landsat 8有两个热红外波段，分别在不同光谱区间获取。Reference: Landsat-8: Science

4、and product vision for terrestrialglobal change research4. Landsat 8数据2013年发射的Landsat8卫星包含11 个波段。影像特征较之前的Landsat 7卫星有部分改进。该数据详细光谱信息如上表所示。在Landsat 8 数据获取过程中有一个质量评估影像（ QA） ， 该影像反映了像元受到传感器和云污染的影响。4.1 卫星参数（Irons J R etal., 2012）产品级别：L0Rp， L1G， L1Gt， L1T。L1T 级： 辐射校正数据经过几何精校正处理（使用地面控制点和数字高程模型数据）得到的数据产品。格式

5、为：GeoTIFF （我们获取到的影像即为该级别产品）分辨率： OLI 多光谱波段30mOLI 全色波段15mTIRS 热红外波段100m，被重采样成了30m数据格式：Geotif 格式采样方式：三次卷积方向：北方向瞬时视场角：15 度投影：通用横轴墨卡托投影，WGS84坐标误差： OLI 是 12m 圆误差，90%置信度TIRS 是 14m 圆误差，90%置信度4.2 Landsat OLI 传感器OLI 陆地成像仪包括9 个波段， 空间分辨率为30 米， 其中包括一个15 米的全色波段，成像宽幅为185x185km。OLI 包括了 ETM+ 传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI

6、对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLI Band5（0.845 0.885 ，排除了 m） 0.825 m处水汽吸收特征；OLI 全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段（band 1;0.433 0.453 主要应用海岸带观测，m）短波红外波段（band 9; 1.360 1.390 包m）括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与 MODIS 对应的波段接近。Landsat8的 OLI 传感器采用的是已在EO-1 卫星的 ALI 传感器上实验过的推进扫描方式 Ungar S G et

7、al., 2003 ， 并且 Landsat 8 的辐射分辨率在Landsat 7 8bit的基础上提高到了12bit，大大增加了影像的灰度量化级。同时新的OLI 传感器将比之前的Landsat 系列卫星传感器具有更高的信噪比，根据Irons 等 Irons J Ret al., 2012的总结整理，OLI 各波段的信噪比可能比ETM+各对应波段平均高出近 3 倍。4.3 Landsat TIRSLandsat 8上具有单独的热红外传感器TIRS， 而不像 Landsat 7那样， 将其集成于 ETM+ 传感器之中。这是因为Landsat 8 在最初的设计中并没有考虑要继续接收热红外数据，而已

8、经设计好的OLI 传感器已无足够空间来容纳热红外传感器。为了不耽误发射时间，只得决定单独设计另一新的传感器。由于时间紧迫，所设计的热红外数据的分辨率为100m，低于之前的Landsat 7 卫星的 60m 分辨率。使用年限设计为3 年，也低于同卫星的OLI 的 5 年。不过较之前的卫星改进较大是新的热红外传感器有2 个波段，比ETM+增加了 1 个波段。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