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Landsat陆地卫星遥感影像数据1.美国陆地卫星计划“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(Landsat1—landsat5)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Landsat系列卫星Landsat8发射升空，经过100天的测试运行后开始获取影像。2.陆地卫星的轨道参数陆地卫星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、同一方向通过同一地点．保证遥感观测条件的基本一致，利于图像的对比。如Landsat4、5轨道高度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14.5圈，每天在赤道西移159km，每16天重复覆盖一次，穿过赤道的地方时为9点45分，覆盖地球范围N81°—S81.5°。如表1为美国陆地系列卫星的参数。表1美国陆地系列卫星参数一览表美国陆地系列卫星参数一览表卫星参数Landsat1Landsat2Landsat3Landsat4Landsat5Landsat6Landsat7Landsat8发射时间1972.7.231975.1.121978.3.51982.7.161984.31993.11999.4.152013.2.11卫星高度920km920km920km705km705km发射失败705km705km半主轴7285.438km7285.989km7285.776km7285.465km7285.438km7285.438km倾角103.143103.155103.11598.998.298.298.2经过赤道的时间8:50am9:03am6:31am9:45am9:30am10:00am10:00am覆盖周期18天18天18天16天16天16天16天扫幅宽度185km185km185km185km185km185km185km波段数4447789机载传感器MSSMSSMSSMSS、TMMSS、TMETM+OLI、TIRS运行情况1978退役1976年失灵，1980年修复，1982年退役1983年退役1983年TM传感器失效，退役因为近29年的超期服役，2011年11月18日USGS宣布停止获取数据2003.5月出现故障在役服务3.各卫星机载传感器参数①MSS传感器MSS传感器的全称为多光谱扫描仪(Multi-SpectralSensor)，Landsat1-Landsat5卫星中均搭载了MSS传感器，它几乎获得了1972年7月至1992年10月期间的连续地球影像。MSS选用可见光-近红外（0.5~1.1μm）谱段，共分4个波段。如表2为MSS传感器参数。表2MSS传感器参数MSS传感器参数多光谱扫描仪Landsat1-3Landsat4-5类型波长分辨率（米）主要作用（微米）MSSBand4Band1绿色波段0.5-0.680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。Band5Band2红色波段0.6-0.780用于城市研究，对道路、大型建筑工地、沙砾场和采矿区反映明显。可用于地质研究、水中泥沙含量研究，植被分类。Band6Band3近红外0.7-0.880用于区分健康与病虫害植被，水陆分界，土壤含水量研究。Band7Band4近红外0.8-1.180用于测定生物量和监测作物长势，水陆分界，地质研究。②TM传感器Landsat专题制图仪器(TM,ThematicMapper)是Landsat4和Landsat5携带的传感器，从1982年发射至今，其工作状态良好，几乎实现了连续的获得地球影像。表3TM传感器参数TM传感器专题制图仪Landsat4-5波段波长（微米）分辨率（米）主要作用TMBand1蓝绿波段0.45-0.5230用于水体穿透，分辨土壤和植被Band2绿色波段0.52-0.6030分辨植被Band3红色波段0.63-0.6930处于叶绿素吸收区域，用于观测道路，裸露土壤，植被种类等Band4近红外波段0.76-0.9030用于估算生物量Band5中红外波段1.55-1.7530用于分辨道路，裸露土壤，水，在不同植被之间有好的对比度，并且有好的穿透云雾的能力。Band6热红外波段10.40-12.50120感应发出热辐射的目标Band7中红外波段2.08-2.3530对于岩石，矿物的分辨很有用，也可用于辨识植被覆盖和湿润土壤。③ETM+传感器Landsat7携带的主要传感器是ETM+，它的全称是增强专题制图仪(EnhancedThematicMapper)。增强是相对TM来说的，它在空间分辨率和光谱特性方面延续了并超越了TM的配置。ETM+除有TM的7个波段外，增加了一个空间分辨率为15m的全色波段，同时将热红外波段的空间分辨率由120m提高到60m。ETM+传感器的具体参数如表4所示。2003年5月31日(21:42:35GMT)，Landsat-7ETM+机载扫描行校正器(ScanLinesCorrector，简称SLC)突然发生故障，导致获取的图像出现数据重叠和大约25%的数据丢失，因此2003.5.31日之后Landsat7的所有数据都是异常的，需要采用SLC-off模型校正。另外，2003.05.31-2003.07.14以及2003.07.03-2003.09.17之间的数据是缺失的。L7SLC-on是指2003.5.31日Landsat7SLC故障之前的数据产品。L7SLC-off是指2003.5.31日Landsat7SLC故障之后的异常数据产品。表4ETM传感器参数ETM传感器增强专题制图仪Landsat7波段波长(微米)分辨率（米）主要作用ETM+Band1蓝绿波段0.45-0.5230用于水体穿透，分辨土壤植被Band2绿色波段0.52-0.6030用于分辨植被Band3红色波段0.63-0.9030处于叶绿素吸收区，用于观测道路，裸露土壤，植被种类等Band4近红外0.76-0.9030用于估算生物量，分辨潮湿土壤Band5中红外1.55-1.7530用于分辨道路，裸露土壤，水，还能在不同植被之间有好的对比度，并且有较好的大气、云雾分辨能力Band6热红外10.40-12.5060感应出热辐射的目标Band7中红外2.09-2.3530用于岩石，矿物的分辨很有用，也可用于辨识植被覆盖和湿润土壤Band8全色0.52-0.9015为15米分辨率的黑白图像，用于增强分辨率，提供分辨能力④OLI传感器OLI传感器的全称为陆地成像仪(OperationalLandImager，OLI)，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+传感器相比，OLI增加了一个蓝色波段（0.433–0.453μm）和一个短波红外波段(band99,1.360–1.390μm)，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。如表5为OLI传感器的参数列表。表5OLI传感器参数OLI传感器陆地成像仪Landsat-8波段(μm)空间分辨率(m)主要作用OLI1-海岸波段0.433–0.45330海岸带观测2-蓝波段0.450–0.51530同ETM+3-绿波段0.525–0.600304-红波段0.630–0.680305-近红外0.845–0.885306-中红外1.560–1.660307-中红外2.100–2.300308-全色波段0.500–0.680159-水汽吸收波段1.360–1.39030包括水汽强吸收特征，可用于云检测。⑤TIRS传感器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。如表6为TIRS传感器参数表。表6TIRS传感器参数TIRS传感器热红外传感器Landsat8波段(μm)空间分辨率(m)TIRS1010.60～11.191001111.50～12.511004.各传感器影像数据产品简介①影像产品参数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，其他的参数基本一致。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。具体的产品参数和获取方式见表7。表7影像产品参数产品类型Level1T标准地形校正输出格式GeoTIFF取样方法三次卷积(CC)地图投影UTM–WGS84南极洲极地投影分发只能通过Http下载获取对于已经有数据实体的影像可以立即通过网上下载，对于未获得数据实体的影像，需要提交数据申请，或者参照其他说明。地形校正L1T数据产品经过系统辐射校正和地面控制点几何校正，并且通过DEM进行了地地形校正。此产品的大地测量校正依赖于精确的地面控制点和高精度的DEM数据。②影像产品级别数据分发前，美国国家航空与航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）对数据产品进行了系统的辐射矫正和地面控制点几何校正，并且通过DEM高程模型做了地形矫正。按照产品的处理级别，分为四类：原始数据产品（Level0），辐射矫正产品（Level1），系统几何矫正产品（Level2），几何精矫正产品（Level3），高程矫正产品（Level4）。表8影像产品级别说明Level产品级别说明1级经过辐射校正，并将卫星下行扫描行数据反转后按标称位置排列，但没有经过几何校正的产品数据。1级产品也被称为辐射校正产品。2级经过辐射校正和几何校正的产品数据，并将校正后的图像数据映射到指定的地图投影坐标下。2级产品也被称为系统校正产品。3级经过辐射校正和几何校正的产品数据，同时采用地面控制点改进产品的几何精度。3级产品也被称为几何精校正产品。几何精校正产品的几何精度取决于地面控制点的精度。4级经过辐射校正、几何校正和几何精校正的产品数据，同时采用数字高程模型（DEM）纠正地势起伏造成的视差。Level4产品也称为高程校正产品。高程校正产品的几何精度取决于地面控制点的可用性和DEM数据的分辨率。③影像产品组织Landsat陆地卫星数据覆盖中国区域需要561景影像，每一景Landsat卫星影像图像存贮为一个压缩文件。每个数据文件的文件名由拍摄卫星的名称，拍摄地区行、列编号，拍摄时间，地面接收站位置来共同命名。例如，LT51240312009224IKR00文件名包含的信息如下：拍摄卫星是Landsat_5（TM传感器），拍摄地区位于124行/31列，拍摄时间是2009年的第223天，地面接收站编号IKR。5.影像数据获取及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+数据中间出现了故障，但Landsat