Landsat陆地卫星TM遥感影像数据介绍

1、Landsat 陆地卫星遥感影像数据简介“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。 1972 年 7 月 23 日，第一颗陆地卫星（ Landsat_1 ）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，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 以及陆地卫星 7，其 中陆地卫星 6 的发射失败了。Landsat 陆地卫星系列遥感影像数据覆盖范围为北纬 83o 到南纬

2、83o 之间的所有陆地区域，数据更新周 期为 16 天（ Landsat 13 的周期为 18 天），空间分辨率为 30 米（RBV 和 MSS 传感器的空间分辨率为 80 米）。目前，中国区域内的 Landsat 陆地卫星系列遥感影像数据（见图 1 ）可以通过中国科学院计算机网络 信息中心国际科学数据服务平台 QQ 电子网 免费获得（）。Landsat 陆地卫星在波段的设计上，充分考虑了水、植物、土壤、岩石等不同地物在波段反射率敏感度 上的差异，从而有效地扩充了遥感影像数据的应用范围。在基于 Landsat 遥感影像数据的一系列应用中，计 算植被指数和针对 Landsat ETM off 影

3、像的条带修复为最常用同时也是最为基础的两个应用。因此，中国科 学院计算机网络信息中心基于国际科学数据服务平台，提供了1 ）基于 Landsat 数据的多种植被指数提取。2）对 Landsat ETM SLC-off 影像数据的条带修复。图 1 Landsat 遥感影像中国区示意图数据特征（ 1）数据基本特征Landsat 陆地卫星包含了五种类型的传感器，分别是反束光摄像机（ RBV ），多光谱扫描仪（ MSS ）， 专题成像仪（ TM ），增强专题成像仪（ ETM ）以及增强专题 成像仪 +（ETM+ ），各传感器拍摄影像的基本 特征如下：表 1 Landsat 陆地卫星传感器介绍MSS 传感

4、器主题成像仪Landsat1-3Landsat4-5类型波长（微米）分辨率（米）主要作用MSSBand 4Band 1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。Band 5Band 2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。Band 6Band 3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。Band 7Band 4近红外0.8-1.180用于测定生物量和监测

5、作物长势， 水陆 分界，地质研究。TM 传感器主题成像仪Landsat 4-5波段波长（微米）分辨率（米）主要作用TMBand 1蓝绿波段0.45-0.5230用于水体穿透，分辨土壤和植被Band 2绿色波段0.52-0.6030分辨植被Band 3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Band 4近红外波 段0.76-0.9030用于估算生物量Band 5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。Band 6热红外波 段10.40-12.50120感应发出热辐射

6、的目标Band 7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。ETM 传感器主题成像仪Landsat 4-5波段波长（微米）分辨率（米）主要作用ETM+Band 1蓝绿波段0.45-0.5230用于水体穿透，分辨土壤植被Band 2绿色波段0.52-0.6030用于分辨植被Band 3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Band 4近红外0.76-0.9030用于估算生物量，分辨潮湿土壤Band 5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

7、度， 并且有较 好的大气、云雾分辨能力Band 6热红外10.40-12.5060感应出热辐射的目标Band 7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Band 8微米全色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2 ） 数据主要参数Landsat 陆地卫星携带的传感器， 在南北向的扫描范围大约为 179km ，东西向的扫描范围大约为 183km ， 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。数据分 发前，美国国家航空与航天局（ NASA

8、）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（ Level 0 ），辐射矫正产品（ Level 1 ），系统几何矫正产品（ Level 2 ），几何精矫正产品（ Level 3 ）， 高程矫正产品（ Level 4 ）。目前，由中国科学院计算机网络信息中心发布的是L1T 数据产品，用户通过国际科学数据服务平台免费获得（）。（ 3）数据组织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

9、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 。数据获得目前， Landsat 遥感影像数据可以在网上免费获得。用户通过美国NASA 的 EROS （Earth ResourcesObservation and Science Center ， 美国地球资源观测中心）（）免费下载这些数据。当然，拥有数据下载 权限之前需要进行相关网站的

10、用户注册和所需数据的申请。应用Landsat 陆地卫星系列提供了大量地球资源观测数据，为各种学科和领域的用户和研究人员提供他们所 需要的遥感影像信息，对整个地球科学来说都具有重大的价值和意义。 Landsat 遥感影像数据可以用于自然 资源保护，能源勘探、环境管理、自然灾害监测等多个研究领域，遥感影像数据特有的在时间分辨率、空间 分辨率和光谱分辨率上的优势，使得我们能够开始在 “生态系统基础 ”上来观察地球的组成，超越了当前所收 集的大多数资源数据的边界。增值服务国际科学数据服务平台目前提供的基于 Landsat 遥感影像数据的增值服务分为两个部分：植被指数的计 算和 Landsat 7 ET

11、M SLC-off 影像的条带修复。植被指数 植被指数是一种利用卫星探测数据的线性或非线性组合来反映植被的存在、数量、质量、状态及时空分 布特点， 反映植物生长状况的指数， 用来诊断植被的一系列生物物理参量， 如叶面积指数 （LAI） 、植被覆盖率、 生物量、光合作用有效辐射吸收系数。中科院计算机网络信息中心科学数据中心研发了基于 Landsat TM 及ETM 影像数据的多种植被指数提取 工具，为用户免费提供常用的 14 种 Landsat 植被指数产品，包括比值植被指数（ RVI ），比值短波红外指数 （ RSI ），差值植被指数（ DVI ），归一化植被指数（ NDVI ），转换型植被指

12、数（ TVI ），重归一化插值植被 指数（RDVI ），增强型植被指数 I和 II（EVI&EVI2 ），大气阻抗植被指数 （ARVI ），土壤调整植被指数 （SAVI ）， 修正土壤植被指数（ MSAVI ），土壤大气综合植被指数（ SATVI ），优化土壤调节植被指数（ OSAVI ）。原始影像比值植被指数：RDVI 归一化植被指数： NDVI 图2 部分植被指数示意图Landsat ETM SLC-off 影像条带修复Landsat-7 ETM+ 机载扫描行校正器 （SLC） 故障导致 2003 年5月31 日之后获取的图像出现了数据条带丢失，严重影响了 Landsat ETM 遥感影像

13、的使用。对于已经丢失的数据，没有可能找回实际数据，因此，只 能利用缝隙填充的方式进行差值，尽量弥补缺失的数据部分，并且使相对完好的 70-80% 数据可用。经过多 方努力，中科院计算机网络信息中心科学数据中心开发了 Landsat ETM SLC-off 遥感影像条带修复工具，提 供多影像局部自适应回归分析和多影像固定窗口分析两个模型，为用户免费提供条带修复产品。修复后局部放大对照图修复前局部放大图图3 修复效果示意图用户统计国际科学数据服务平台 Landsat 遥感影像数据自发布以来，受到了中科院内外用户的广泛关注和好评。 据统计，共有 67,075 名用户的访问，数据下载量达到 6,730.65G 。未来发展 目前，