遥感学习笔记（五）——Landsat卫星简介

美国NASA的陆地卫星(Landsat)计划(1975年前称为地球资源技术卫星 — ERTS )，从1972年7月23日以来， 已发射8颗（第6颗发射失败）。目前Landsat1—4均相继失效，Landsat 5于2013年6月退役。 Landsat 7于1999年4月15日发射升空。Landsat8于2013年2月11日发射升空，经过100天测试运行后开始获取影像。

运行特点：

近极地、近圆形的轨道；

轨道高度为700～900 km；

轨道倾角98.2度（LandSat4,5,7）、 99.125度LandSat1,2,3）；

运行周期为99～103 min/圈；

重复周期18天（ LandSat1,2,3 ）、16天（ LandSat4,5,7 ）；

轨道与太阳同步；

卫星轨道倾角：卫星轨道平面与赤道面之间的夹角

极轨卫星和近极轨卫星：

轨道倾角=90度—–极轨卫星

轨道倾角≈90度—–近极轨卫星

一般的资源卫星都是近极轨卫星

太阳同步：光照角不随地球绕太阳公转而改变（光照角β–卫星轨道面至太阳至地心连线间的夹角）

选择太阳同步轨道，能保证卫星每天在特定的时刻经过指定地区，这便于我们获得最好的太阳光条件，从而得到高质量的地面目标图像；而且卫星以同一地方时、同一方向通过同一地点，保证遥感观测条件基本一致，利于图像的对比。这就是气象卫星、资源卫星通常选择太阳同步轨道的原因。

卫星运行周期：

卫星运行周期是指卫星绕地球一周所需的时间。

Landsat 1～3的重复周期为18天，Landsat 4～7为16天。

卫星传感器：

(1) MSS：多光谱扫描仪，4个波段（只有Landsat3上增加了一个热红外波段）。

(2) TM ：专题绘图仪，7个波段。TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。

(3) ETM+：增强主题绘图仪，8个波段。ETM数据是第三代推扫式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而一种遥感器。

美国陆地卫星7 号(Landsat-7 ) 于1999 年4 月15 日由美国航空航天局(NASA) 发射升空，其携带的主要传感器为增强型主题成像仪( ETM+ ) 。
Landsat-7 除了在空间分辨率和光谱特性等方面保持了与Landsat-5 的基本一致外，又增加了许多新的特性，因而受到了各国用户的普遍重视和欢迎。自发射升空至今，已为用户提供了大量高质量的图像数据。Landsat-7每16 天扫瞄同一地区，即其16天覆盖全球一次。

2003 年5 月31 日，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Landsat 7的所有数据都是异常的，需要采用SLC-off模型校正。
数据产品（L7 SLC-on）是指2003.5.31日Landsat 7 SLC故障之前的数据产品。

数据产品（L7 SLC-off）是指2003.5.31日Landsat 7 SLC故障之后的异常数据产品。

TM各波段特性

 TM1  0.45~0.52um，蓝波段。该波段位于水体衰减系数最小，散射最弱部位，对水的穿透力最大，可获得更多水下细节，用于判别水深、浅海水下地形、水体浑浊度等，进行水系及浅海水域制图。同时它位于绿色植物叶绿素的吸收区，对叶绿素与叶绿素浓度反应敏感。用于海水叶绿素含量监测，特别是常绿与落叶植被的识别，森林类型制图以及土壤与植被的区分。

TM2  0.52~0.60um，绿波段。该波段对植物的绿反射敏感，可用以识别植物类别和评价植物生产力。对水体有一定穿透力，可反映水下特征、水体浑浊度、沿岸泥沙流、水下地形等，并对水体污染特别是金属和化学污染的研究效果好。

TM3  0.63~0.69um，红波段。该波段位于叶绿素的主要吸收带，可根据对不同植物叶绿素的吸收来区分植物类型、覆盖度，判断植物生长状况、健康状况等。此外，该波段对裸露地表、植被、土壤、岩性、地层、构造、地貌、人文特征等可提供丰富的信息，为可见光最佳波段。

TM4 0.76~0.90um，近红外波段。该波段位于植物的高反射区，光谱特征受植物细胞结构控制，反映大量植物信息，故对植物的类别、密度、生产力、病虫害等的变化最敏感。用于植物识别分类、生物量调查及作物长势测定，为植物通用波段。同时处于水体强吸收区，水体轮廓清晰，用于勾画水体，区分土壤湿度及寻找地下水、识别与水有关的地质构造、地貌、土壤岩石类型等。

TM5 1.55~1.75um，短波红外波段。该波段位于水的强吸收带（1.4~1.9um）之间，受两个吸收带的控制。反映植物和土壤水分含量敏感，利于植物水分状况研究和作物长势分析等，从而提高了区分不同作物的能力。此外，该波段雪比云反射率低，色调暗而形成较大反差，易于区分云和雪，特别是那些可见光、近红外、热红外波段难以区分的小而薄的云。

TM7 2.08~2.35um，短波红外波段。该波段位于水的吸收带（1.9~2.7um）之间，受两个吸收带的控制。对植物水分敏感。包含了粘土化蚀变矿物吸收谷（2.2um附近）及碳酸盐化蚀变矿物吸收谷（2.35um附近），对岩石、特定矿物反应敏感，用于区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变、探测与交待岩石有关的粘土矿物等，为地质学家追加的波段，以增加地质探矿方面的应用。

TM6 10.4~12.5um，热红外波段。探测常温的热辐射差异，根据辐射响应的差异，可进行植物胁迫分析、土壤湿度研究、农业与森林区分、水体、岩石等地表特征识别以及监测与人类活动有关的热特征，进行热测定与热制图。

通过对TM7个波段数据的分析，可获得5个具有明确物理意义的特征变量：

亮度、绿度、湿度、透射度、热度

亮度：构成亮度的主要成分是可见光波段。TM1~3的灰度值各代表可见光中的蓝、绿、红光的亮度。亮度主要反映地物的辐射水平，用以检测地物的反射辐射强度。它可以是几个波段之和、平均值等。

绿度：对绿度贡献最大的是对植物高反射的TM4，而TM3与之呈负相关。它们的组合反映红外与红光辐射强弱的对比关系，提供更多植被信息。最常用的绿度值为归一化植被指数： NDVI=(TM4-TM3)/(TM4+TM3)

湿度：构成湿度的主要是TM5、TM7。它们处于两个水的强吸收带之间，受到水吸收带的控制，对湿度反映敏感。它可以是TM5、TM7独立构成，也可以是两波段比值、差值、标准差等。

透射度：透射度主要对透射可见光的水体而言，由TM1、TM2构成，对研究水深、水下地形、水体浑浊度等有用。

热度：构成热度的主要是热红外波段的TM6。热度主要反映物体常温下的热辐射差异，也可反映高温的“热度”，它与湿度也有一定的相关性。

 对于不同的应用目的，不同的研究对象，其具有意义的特征变量是不同的。如土地资源调查中，最有用的是亮度、绿度、湿度；而对于地质体的研究，则亮度、湿度、热度意义更大。另外，由于存在地域差异，可根据不同的区域特征和不同的目标，进行不同波段数据的各种变换处理，获得新的特征空间数据集。

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