Landsat missions
Содержание:
Определение температуры земной поверхности
По значениям тепловых каналов (табл. 2) можно определить радиояркостную температуру подстилающей поверхности. Теоретически точность оценки температуры около 0,5°С, однако, дымка в атмосфере занижает значения на несколько градусов.
Исходными данными для определения температуры служат значения интенсивности излучения , пришедшего на сенсор спутника и зарегистрированного соответствующим тепловым каналом. Величина определяется в соответствии с методикой, описанной в предыдущем разделе (формула 2).
Для Landsat 4-7 температура вычисляется по следующей формуле:

Здесь и – калибровочные константы, значения которых можно взять из табл. 3.
Табл. 3. Калибровочные константы Landsat 4-7 для вычисления температуры, Вт/м²/мкм
| Диапазон | Landsat 4 | Landsat 5 | Landsat 7 |
|---|---|---|---|
| 671.62 | 607.76 | 666.09 | |
| 1284.30 | 1260.56 | 1282.71 |
Материалы Landsat 7 содержат два тепловых канала: 61 и 62, которые отличаются настройками усиления сигнала. Для вычисления температуры можно использовать в формуле (4) любой из них или оба – они дают почти одинаковые значения (±0,1°С).
Почти также и с помощью той же формулы (4) производится вычисление температуры по данным Landsat 8, за исключением того, что значения констант и надо брать отдельно для каждого теплового канала данной сцены из её файла метаданных (рис. 5).
Рис. 5. Метаданные сцены Landsat 8: калибровочные константы для вычисления температуры
Значения температуры, определённые по каналам 10 и 11 (они различаются охватываемыми интервалами теплового диапазона) Landsat 8, отличаются друг от друга на 1,5-3°С. В общем случае, можно усреднить их.
Пример результатов определения значений температуры подстилающей поверхности по данным теплового канала показан на рис. 6.
Рис. 6. Тепловая аномалия города Воронеж в марте 1985 г. Значения шкалы – °С
На нём видно, что городская территория уже хорошо прогревается тёплым весенним солнцем, в то время как за городом ещё лежит холодный снег. Одновременно выделяются интенсивные положительные аномалии от крупных заводов, ТЭЦ и очистных сооружений.
Возможность использования снимков MSS в лесном хозяйстве
Теперь, когда мы знаем непростой характер снимков MSS, выясним, для чего же можно их использовать
1) для установления факта лесонарушений. На рис. 4 показан снимок на участок респ. Коми, хорошо видны вырубки и гарь
рисунок 4 — снимок Landsat MSS показывает нарушения в лесных насаждениях Коми
2) для установления возраста и происхождения насаждений на месте нарушений (например, вторичные лиственные на месте вырубок 40-50 гг
3) для оценки потери лесов в результате природных или антропогенных факторов. Например, «южный массив» в респ. Коми с 70х гг прошлого века сократился вдвое (рис. 5)
рисунок 5 — снимки Landsat MSS (1973) и TM (2011) на Южный массив лесов в респ. Коми
Рисунок 6 иллюстрирует потерю лесов юга Коми в результате рубок. Нами было сделано сопоставление результатов дешифрирования спутниковой съемки с Атласом лесов СССР . Получилось, что почти все лесные массивы, представленные в Атласе как ельники и сосняки, на самом деле вырублены как раз примерно на момент создания атласа.
рисунок 6 — результат дешифрирования снимка Landsat MSS (1973) и фрагмент карты лесов Коми. Желтым и серым на снимке показаны старые вырубки и свежие вырубки и гари соответственно
4) для уточнения состава насаждений при анализе временных рядов снимков. На рис. 7 показано, что сосняк (возможно, лишайниковый) отлично определяется на MSS и Landsat TM 1990х гг, но выглядит как обычный смешанный лес на снимке 2003 г. Соответственно, применяя анализ временных рядов снимков, получаем уточненный состав — смешанный лес с участием сосны.
рисунок 7 — снимки Landsat MSS (1973), Landsat TM (1990-е)и Landsat TM (2003). Можно проследить изменение состава леса с сосняка на смешанный
Таким образом, Landsat MSS можно использовать для анализа временных рядов Landsat, помня об ограничениях по разрешению и дефектах.
Related Content
Date published: July 18, 2017
GloVis
The USGS Global Visualization Viewer (GloVis) is an online search and order tool for selected remote sensing data.
Attribution: Land Resources, National Land Imaging Program, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
ListGrid
February 1, 2018
Landsat 8: 5-Year Anniversary
February 11 will mark the 5th anniversary of the launch of Landsat 8!
Since 2013, over 1.1 million scenes have been acquired, adding to the Landsat archive which started almost 45 years ago, and continue to help support studies in agriculture, forest and water quality/use/management, natural disasters, and land change.
The Landsat Program is a series of
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, National Land Imaging Program, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
March 31, 2017
Landsat 8 Swath Animation
The Earth Resources Observation and Science (EROS) Center has created a video animation describing how Landsat 8 orbits the Earth. The video explains the 16-day cycle for capturing imagery of the entire world.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
March 31, 2017
Anatomy of Landsat 8
Have you ever wondered what all the parts of a satellite do? This video identifies a few of the main components onboard Landsat 8 and tells you about their role in flying the satellite and capturing images of the Earth’s surface below. Learn more about USGS Landsat.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
May 31, 2017
Landsat 8 Collects 1 Millionth Scene
Landsat 8 collects it’s 1 millionth scene. See it for yourself!
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
February 9, 2018
Landsat 8 Completes 5 Years of Operation
USGS Scientists John Dwyer and Tom Loveland from EROS discuss the major accomplishments of Landsat 8 as it reaches it’s 5 year design life. The Landsat program started in 1972, and has a bright future thanks to these extraordinary satellites.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
December 6, 2017
Every Pixel — Landsat’s Sensors
On board Landsat 8 are two sensors that capture data about earth’s surface. Here is an explanation of the instruments that capture every pixel.
Attribution: Earth Resources Observation and Science Center, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
December 6, 2017
Every Pixel — Landsat’s Orbit
Ever wonder how Landsat 8 orbits our planet? Here is an overview to explain this part of how we capture every pixel.
Attribution: Earth Resources Observation and Science Center, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: October 11, 2016
Imaging the Past
Looking into the past to see the future on Earth Observation Day
Attribution: Land Resources, National Land Imaging Program
Date published: October 6, 2016
More data, better data, expanded applications
Attribution: Land Resources
Date published: November 13, 2015
Free Data Proves Its Worth for Observing Earth
Since late 2008, when Landsat earth observation images were made available to all users free of charge, nearly 30 million Landsat scenes have been downloaded through the U.S. Geological Survey portal – and the rate of downloads is still increasing.
Date published: February 11, 2014
Landsat 8 Celebrates First Year of Success
One year ago, on February 11, 2013, NASA launched the Landsat 8 Earth-observing satellite from Vandenberg Air Force Base near Lompoc, California.
Attribution: Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: October 6, 2010
Eagerly awaiting Landsat 8
The Earth Imaging Journal recently featured an article about a launch of vital importance to the global Earth observation science community in December 2012.
Attribution: National Land Imaging Program
Хронология запусков
- Landsat 1 (изначально ERTS-1, Earth Resources Technology Satellite 1) — запущен 23 июля 1972, прекратил работу 6 января 1978
- Landsat 2 (ERTS-B) — запущен 22 января 1975, прекратил работу 22 января 1981
- Landsat 3 — запущен 5 марта 1978, прекратил работу 31 марта 1983
- Landsat 4 — запущен 16 июля 1982, прекратил работу в 1993
- Landsat 5 — запущен 1 марта 1984, прекратил работу 21 декабря 2012
- Landsat 6 — запуск 5 октября 1993, на целевую орбиту не выведен
- Landsat 7 — запущен 15 апреля 1999, функционирует. В мае 2003 произошел сбой модуля Scan Line Corrector (SLC). С сентября 2003 используется в режиме без коррекции линий сканирования, что уменьшает количество получаемой информации до 75 % от изначальной.
- Landsat 8 — запущен 11 февраля 2013. 30 мая 2013 после окончания тестирования и настройки передан под управление USGS.
What are the major benefits of Landsat 7
1. Mission Continuity: Landsat 7 is the latest in a long history of land remote sensing spacecraft, spanning 40 years of multispectral imaging of the Earth’s surface, starting with the launch of Landsat 1 in 1972. In particular, the ETM+ continues the database of Earth imagery begun in 1982 by the Landsat 4 Thematic Mapper, providing the same spectral bands for consistent change detection.
2. Global Survey Mission: Landsat 7 data is acquired systematically to build and periodically refresh a global archive of sun-lit, substantially cloud-free images of the Earth’s landmass. Approximately one quarter of the Earth’s landmass is imaged every 16 days, using a planning scenario that emphasizes seasonal changes in vegetation and uses cloud predictions from NOAA to avoid imaging cloudy areas, thus optimizing the data acquisition strategy. If the data user wants a particular image, chances are that it is already in the data archive. Also, as environmental changes occur on the Earth’s surface, it is highly probable that recent prior data already exists and can be quickly retrieved to compare with newly acquired data.
3. Affordable Data Products: As of Oct. 1, 2008 all Landsat 7 data became free to the public. In December 2009, all Landsat data in the USGS archive followed suit. Initially, Landsat 7 data products were available from the USGS Center for Earth Resources Observation and Science (EROS), Sioux Falls, South Dakota at “the Cost of Fulfilling User Requests,” known as the COFUR price. This was a significant price reduction from commercial data sales, allowing renewed use of Landsat data in academic institutions for scientific research. COFUR stimulated the use of multispectral imagery in a variety of applications, and fostered new uses of Landsat data. The now freely available data has greatly amplified this effect.
4. Absolute Calibration: Landsat 7 data from the ETM+ is calibrated to better than 5%, and serves as an on-orbit standard for cross-calibration of other Earth remote sensing missions. NASA orbited the Terra (EOS-AM1) spacecraft and EO-1 in formation with Landsat 7 to take advantage of this enhanced calibration.
These features, combined with all the traditional utility of Landsat data proven over 40 years, makes Landsat 7 data important for a wide and diverse remote sensing community.
More History
- Landsat timeline
- Landsat Legacy project
More Technical Details
- Landsat 1
- Landsat 2
- Landsat 3
- Landsat 4
- Landsat 5
- Landsat 6
- Landsat 7
- Landsat 8
- The Worldwide Reference System
История
В 1969 году, в год полёта человека на Луну, в исследовательском центре Hughes Santa Barbara начали разработку и производство первых трех Мультиспектральных сканеров (MSS, Multi-Spectral-Scanners). Первые прототипы MSS были изготовлены в течение 9 месяцев, к осени 1970, после чего они были протестированы на гранитном куполе Хаф-Доум в национальном парке Йосемити.
Изначальная оптическая схема MSS создана Jim Kodak, инженером по разработке опто-механических систем, который также спроектировал оптическую камеру КА программы Пионер, ставшую первым оптическим прибором, покинувшим Солнечную систему.
В момент создания в 1966 году программа называлась Earth Resources Observation Satellites (Спутники наблюдения за ресурсами Земли), но в 1975 программу переименовали. В 1979 году, Президентской Директивой № 54, президент США Джимми Картер передал управление программой из NASA в NOAA, рекомендовав разработку долговременной системы с 4 дополнительными спутниками после Landsat 3, а также передачу программы в частный сектор. Это произошло в 1985, когда группа из Earth Observation Satellite Company (EOSAT), Hughes Aircraft и RCA, были выбраны NOAA для управления системой Landsat в рамках десятилетнего контракта. EOSAT управляла Landsat-4 и -5, имела эксклюзивные права на продажу данных, полученных в программе, и построила Landsat-6 и -7.
Спутниковая фотография Калькутты в симулированных цветах (simulated-color). Снято спутником NASA LandSat 7.
В 1989, когда передача программы ещё не была окончательно завершена, у NOAA были исчерпаны бюджетные фонды для программы Landsat (NOAA не запрашивала финансирования, и конгресс США выделил финансирование лишь на половину финансового года) и NOAA решило закрыть Landsat 4 и 5.
Глава нового Национального Космического комитета (en:National Space Council, вице-президент Джеймс Куэйл, обратил внимание на сложившуюся ситуацию и помог программе получить внеочередное финансирование.
В 1990 и 1991 годах конгресс снова предоставлял NOAA финансирование лишь на половину года, требуя, чтобы другие агентства, использующие данные собранные в программе Landsat, предоставили оставшуюся половину необходимых денег.
В 1992 принимались усилия восстановить финансирование, однако к концу года EOSAT прекратил обработку данных Landsat. Landsat 6 был запущен 5 октября 1993, но потерян в результате аварии. Обработка данных от Landsat-4 и -5 была возобновлена EOSAT в 1994. Landsat-7 был запущен NASA 15 апреля 1999.
Важность программы Landsat была признана конгрессом в октябре 1992, при принятии закона Land Remote Sensing Policy Act (Public Law 102—555), позволившего продолжить работу Landsat 7, и гарантирующего доступность данных и изображений с Landsat по наиболее низким ценам, как текущим, так и новым пользователям.
References
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- ^ This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- ^ Template:PD-citation
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
- This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
Сбой Scan Line Corrector
31 мая 2003 года вышел из строя прибор Scan Line Corrector (SLC) в инструменте ETM+. Прибор SLC состоит из пары небольших зеркал, которые вращаются вместе с движением основного сканирующего зеркала ETM+. Назначение прибора — компенсация продольного движения спутника, таким образом, чтобы итоговые полосы сканирования были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно направлению движения спутника. Без компенсации при помощи SLC, получаемые изображения имеют вид «зигзага», когда некоторые участки поверхности снимаются дважды, а некоторые вообще не снимаются. Спутник поставляет примерно на четверть меньше данных без такой коррекции.
После аварии SLC была организована группа Anomaly Response Team (ART) из представителей USGS, NASA и Hughes Santa Barbara Remote Sensing (производитель инструмента ETM+). Группа предоставила список возможных причин поломки, бо́льшая часть из которых указывала на механические проблемы самого SLC. Поскольку на борту нет запасного прибора SLC, механическая проблема инструмента не может быть исправлена. Однако, группа не могла исключить электрическую поломку. Поэтому 3 сентября 2003 года директор USGS Charles G. Groat разрешил проекту Landsat перенастроить инструмент ETM+ и другие системы космического аппарата, чтобы использовать запасное электрическое оборудование («Side-B»).
5 сентября 2003 года, после перенастройки, инструмент ETM+ был включен и снова стал передавать данные в наземный центр Landsat в EROS недалеко от Sioux Falls, South Dakota. Сразу же стало ясно, что переключение на запасное электрическое оборудование не исправило проблемы с SLC. Затем инструмент был перенастроен обратно на основное электрическое оборудование. Последующее заключение группы признало механические причины поломки и их неустранимость.
Landsat‑7 продолжил собирать данные в подобном режиме. Некоторые ГИС позволяют пользователям заполнять неотснятые участки изображения данными с других витков Landsat‑7 или путём интерполяции. Чтобы продолжить программу Landsat, до конца 2010-го десятилетия должен быть выведен в космос эквивалентный научный датчик на новом спутнике.
Отключение SLC не повлияло на радиометрическую точность и на качество работы фотодиодов.
Accessing USGS topographic maps has never been easier
TopoView highlights one of the USGS’s most important and useful products, the topographic map. In 1879, the USGS began to map the Nation’s topography. This mapping was done at different levels of detail, to support various land use and other purposes. As the years passed, the USGS produced new map versions of each area. TopoView shows the many and varied topographic maps of each of these areas through history. This can be particularly useful for historical purposes, such as finding the names of natural and cultural features that have changed over time.
This interface was created by the (NGMDB), in support of topographic mapping program managed by the National Geospatial Program (NGP). Geologic mapping and topographic mapping at the USGS have a long tradition together (see 1888 report). The NGMDB project is proud to assist the NGP in bringing these maps to the Web.
Спутниковые мозаики
Инфракрасная спутниковая фотография Токио, снятая Landsat-7.
В августе 1998 года NASA заключило контракт с EarthSat на производство глобальной мозаики Landsat GeoCover (Geocover 2000 в программе NASA World Wind). Данная мозаика доступна для бесплатной загрузки в формате MrSID и стала первой[источник не указан 2949 дней] глобальной свободно доступной мозаикой.
Спутниковые снимки для большей части поверхности Земли, используемые на онлайн-сервисах «Карты Google», «Google Планета Земля», Bing Maps (ранее MSN Maps) и Yahoo! Maps, основаны на обработанных и приведённых к естественным цветам снимках Landsat‑7.
Технические детали
Параметры орбиты
Спутники Landsat-1, 2, 3 имели следующие параметры орбиты — орбита солнечно-синхронная, субполярная; высота орбиты — 900—920 км; наклонение орбиты к плоскости экватора — 99°; период обращения — 103 минуты; повторяемость съемки — 1 раз в 18 дней.
Спутники Landsat-4, -5, -7 имели следующие параметры орбиты — орбита солнечно-синхронная, субполярная; высота орбиты — 705 км; период обращения — 98,9 минут; повторяемость съемки — 1 раз в 16 дней.
Съемочное оборудование
- мультиспектральные видеокамеры Return Beam Vidicon (RVB; использовалась на Landsat-1, -2; 3 канала, 80 метров)
- панхроматические видеокамеры RVB (Landsat-3; 40 метров)
- Сканирующий мультиспектральный сканер: MSS (Landsat-1, 2, 3, 4, 5)
- Сканирующий тематический сканер: TM (Landsat-4, 5)
- Улучшенный тематический сканер: ETM (Landsat-6)
- Улучшенный тематический сканер плюс: ETM+ (Landsat-7)
Снимок в искусственных цветах острова Гавайи, получен из данных ETM+ (Landsat 7) за период 1999—2001.
Мультиспектральные сканеры MSS спутников LandSat 1—5, созданные в Santa Barbara Research Center (Hughes), предназначены для получения мультиспектральных снимков все поверхности Земли. MSS является оптикомеханической системой со сканирующим зеркалом (период 74 мс) и телескопом рефлектором системы Ritchey-Chretien с диаметром зеркала в 22,9 см. Пространственное разрешение 80 метров, спектральные диапазоны: 0.5 — 0.6 мкм (зеленый), 0.6 — 0.7 мкм (красный), 0.7 — 0.8 мкм, 0.8 — 1.1 мкм. Калибровка детекторов происходит от каждого 2 сканирования.
Кварцевые зеркала телескопа крепятся на Инваровых стержнях. Система сконструирована таким образом, чтобы не терять фокусировку даже при сильной вибрации, которую создает колеблющееся 36 сантиметровое бериллиевое зеркало сканирования. Такое инженерное решение позволило США запустить спутники LANDSAT на 5 лет раньше французского спутника ДЗЗ SPOT (1986 год), на котором впервые использовалась двумерная матрица ПЗС-датчиков и не требовалась система сканирования.
Сборка в фокальной плоскости инструмента MSS состоит из 24 диэлектрических волноводов (оптических волокон) с экструдированными торцами размера 5 мкм, организованными в массив 4×6. Пучок волокон подводит свет к 6 кремниевым фотодиодам и 18 фотоумножительным трубкам.
Для каждого из 4 спектральных диапазонов использовался свой набор из 6 детекторов. Радиометрическое разрешение каждого детектора — 0-255.
LandSat-8
В отличие от предыдущих спутников программы, на LandSat-8 (во время тестирования назывался Landsat Data Continuity Mission), собранном в Аризоне компанией Orbital Sciences Corporation, используется не сканирующее зеркало, а схема Push broom scanner с линейными датчиками (развитие системы ALI, протестированной на спутнике Earth Observing-1 (англ.)русск.). В фокальной плоскости основного инструмента миссии, Operational Land Imager (OLI), установлено 14 модулей Focal Plane Modules, в каждом модуле установлено 10 линейных сенсоров различных диапазонов. Телескоп OLI состоит из 4 неподвижных зеркал. В инфракрасном инструменте Thermal Infrared Sensor (TIRS) используется сходная схема с 3 модулями в фокальной плоскости и отдельным телескопом из 4 линз, изготовленных из германия и селенида цинка.
Использование архитектуры Push broom требует огромного числа детекторов (6,5 тысяч для мультиспектрального и 13 тысяч для панхроматического канала) и увеличенных размеров фокальной плоскости, однако позволяет увеличить выдержку с примерно 10 мкс (ETM+) до 4 мс, тем самым повышая соотношение сигнал-шум. Отсутствие постоянно движущихся частей увеличивает стабильность платформы и улучшает геометрию снимков.
Источники
- Владимирова Н.А. Космические изображения Aster как источник данных для лесного хозяйства: характеристики, методика дешифрирования, перспективы использования // Вестник Московского государственного университета леса -Лесной вестник, № 1(64), 2009, с. 163-173
- Атлас лесов СССР. М.: ГУГК при СМ СССР, 1973. 222 с.
- Владимирова Н.А., Есипова Е.С. Использование данных космической съемки Landsat для создания общедоступных карт лесов севера европейской России // “Земля из космоса — наиболее эффективные решения”, пятая международная конференция 29 ноября — 1 декабря 2011 г. / Сборник тезисов. — М.: Инженерно-технологический Центр СканЭкс, НП “Прозрачный мир”, Издательство Бином, 2011 — 416 с. С. 61-64
- Владимирова Н.А., Есипова Е.С. Крылов А.М. Использование данных космической съемки Landsat для создания общедоступной карты лесов Архангельской области и выявления изменений в лесном покрове с середины 70-х гг. XX века // АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛЕСОВЕДЕНИИ И ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ: Доклады V Всероссийской конференции, посвященной памяти выдающихся ученых-лесоводов В.И. Сухих и Г.Н. Коровина (Москва, 22-24 апреля 2013 г.) — М.: ЦЭПЛ РАН, 2013 г. 348 с. с. 106-108
Примечания
- ↑
- ↑
- ↑
- ↑
- [landsat.usgs.gov/documents/DFCB_Vol_IV.L.pdf Ebook LANDSAT 7 SYSTEM]
- Three Decades of Landsat Instruments. «As a result, work on HRMSI ceased in May of 1994»
- (недоступная ссылка). Дата обращения 2 декабря 2019. «Multiple SLC-off images are required to utilize this method»
- (недоступная ссылка). «Landsat 7 data are the basis of Google maps and Google Earth»
- (недоступная ссылка). «however, over the vast majority … of Earth’s surface, the highest-resolution data available is Landsat 7 ETM+ pan-sharpened data (15 m)». «On March 23, 2006, Google Earth announced its switch to TruEarth for the Google Earth base map. TruEarth is a TerraMetrics product also made from orthorectified Landsat 7 data. TerraMetrics produced TruEarth using its proprietary natural-color processing»
Products Overview
The Geometric Processing Subsystem (GPS) creates L1 geometrically corrected imagery (L1G) from L1R products. The geometrically corrected products can be systematic terrain corrected (L1Gt) or precision terrain-corrected products (L1T). The GPS generates a satellite model, prepares a resampling grid, and resamples the data to create an L1Gt or L1T product. The GPS performs sophisticated satellite geometric correction to create the image according to the map projection and orientation specified for the L1 standard product.
Landsat 8 data is packed into zip files by band. All data is passed through in the original provider’s format, so please visit USGS for more details.
Зачем нужна коррекция
Материалы Landsat в том виде, как они предоставляются пользователю, уже в значительной мере скорректированы, например, с учетом кривизны поверхности Земли, особенностей рельефа снимаемой территории, применено масштабирование в пределах возможных значений регистрируемых величин и т.п. Однако все эти коррекции направлены, главным образом, на обеспечение надёжного визуального дешифрирования наземных объектов.
Если же главным при анализе космоснимков становится не форма, рисунок и взаимное расположение объектов, а их индивидуальные спектральные характеристики, то требуется дополнительная коррекция изображений. Кроме того, тепловой канал, содержащийся в материалах Landsat, начиная с № 3, позволяет достаточно точно определить температуру подстилающей поверхности. Для этого также потребуется произвести определённые вычисления с исходными значениями.
Пример, когда радиометрическая коррекция становится необходимой
Типичным примером такого анализа является вычисление вегетационных индексов по многозональным материалам, в первую очередь – нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI. При интерпретации схем распределения NDVI крайне важными становятся не относительные изменения значений по одной сцене, а соотношения NDVI по одной сцене или разновременным сценам в абсолютном выражении.
Например, возьмём две сцены:
- LE71870132004212EDC01 от 2004-07-30, зарегистрированную Landsat 7.
- LT51860132004213KIS00 от 2004-07-31, зарегистрированную Landsat 5.
Эти сцены имеют взаимное перекрытие, поэтому можно сравнить, как выглядит на них один и тот же участок территории возле Кольской АЭС. Правомерно предположить, что за одни сутки (с погрешностью в 12 минут, судя по времени регистрации) в состоянии растительных сообществ не должно было произойти никаких значимых изменений. Но схемы NDVI, построенные для этих сцен, демонстрируют нечто совсем иное (рис. 1).
Рис. 1. Сравнение двух схем NDVI, построенных по сценам, зарегистрированными разными спутниками Landsat с промежутком в 1 сутки
Сравнивая эти схемы, можно решить, что северная тайга в последний день июля 2004 года испытала быстрый расцвет. Судя по значениям NDVI, которые в среднем изменились на 18%, растительность повсеместно из категории угнетённой разреженной перешла в разряд пышной сомкнутой.
Этот курьёзный случай может быть объяснён только одним образом – нельзя сравнивать несравнимое. Прежде чем проводить вычисления NDVI, надо было выполнить коррекцию значений каналов каждой сцены в соответствии с калибровочными коэффициентами каждой из них.
Дело в том, что в данном случае сцены были засняты разными спутниками, аппаратура которых была настроена по-разному. Следовательно, зарегистрированные ими изображения без дополнительной радиометрической коррекции не годятся для тонкого спектрального анализа.
Для чего может потребоваться вычисление температуры земной поверхности
Дистанционное определение температуры поверхности Земли находит применение при геотермическом картировании, которое используется для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач:
- анализа теплового потока Земли,
- исследования распространения вечномёрзлых пород,
- обнаружения природных пожаров,
- экологического мониторинга полигонов ТБО,
- обнаружения теплового загрязнения водоёмов сбросами промышленных вод.
Related Content
ListGrid
December 19, 2007
An Idea That Worked
On September 21, 1966, Secretary of the Interior Stewart Udall issued a press statement stating his belief that «the time is now right and urgent to apply space technology towards the solution of many pressing natural resources problems being compounded by population and industrial growth.» This video provides a sense of America’s long-term commitment to conservation,
Attribution: Land Resources, Region 5: Missouri Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
March 13, 2020
Image of the Week — 100 Million Landsat Downloads
This Landsat 8 image from May 24th, 2017 shows an enthralling New Zealand landscape. Snow-capped mountain peaks, forests, farmland, and fog highlight the picturesque view of New Zealand’s North Island. The scene was downloaded on March 9th, 2020 one of over 29,000 Landsat scenes downloaded worldwide that day. But this scene is special. It marks the 100 millionth downloaded
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: September 21, 2016
A Vision to Observe Earth
Toward a space-based perspective of our planet in the 1960s
Attribution: Land Resources, National Land Imaging Program
Date published: September 16, 2016
EarthView–Landslide Spreads 6 Miles Across Glacier Bay National Park
Two snapshots from Landsat show the extent of a landslide in an Alaska National Park.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 11: Alaska, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: September 2, 2016
EarthView–Landsat Monitors 1,800-Year-Old Redwoods
Landsat gives us a view of the legacy of logging near the Redwood Parks in California.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: August 19, 2016
EarthView–Crater Lake Image Shows Potential of Sentinel-2A
Sentinel 2A’s coverage shows it can be a great complement to Landsat imagery.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 9: Columbia-Pacific Northwest, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: August 12, 2016
EarthView–Landsat Reveals Scar of ‘Good Burn’ at Guadalupe Mountains
Not all wildfires are bad, such as the one in this week’s EarthView…
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 6: Arkansas-Rio Grande-Texas-Gulf, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: August 5, 2016
EarthView–Kilauea, Mauna Loa Volcanoes Shape the Face of Hawaii
3 Satellites, 2 Volcanoes, 1 Stunning Series: This Week’s EarthView!
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center, Hawaiian Volcano Observatory, Kīlauea
Date published: July 29, 2016
EarthView–Water, Gravity Carve Out Magnificent Canyonlands
Landsat 8 gives us a singular view of Canyonlands National Park.
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 7: Upper Colorado Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center
Date published: July 22, 2016
EarthView–Fire and Rebirth: Landsat Tells Yellowstone’s Story
Time may not heal all wounds, but it did a good job with this Yellowstone wildfire…
Attribution: Land Resources, Earth Resources Observation and Science Center, Region 7: Upper Colorado Basin, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center, Yellowstone Volcano Observatory, Yellowstone
Миссия
После выключения Landsat-5 в начале 2013 года, Landsat-7 оставался единственным действующим спутником программы Landsat. Спутник Landsat-8 продолжает получение данных для программы, используя два набора инструментов, Operational Land Imager (OLI) и Thermal InfraRed Sensor (TIRS). Первый набор получает изображения в 9 диапазонах видимого света и ближнего ИК, второй набор — в 2 диапазонах дальнего (теплового) ИК. Спутник рассчитан на срок активного существования в 5,25 лет, однако запас топлива позволяет использовать его до 10 лет.
Основные научные задачи Landsat-8:
- Сбор и сохранение многоспектральных изображений среднего разрешения (30 метров на точку) в течение не менее чем 5 лет;
- Сохранение геометрии, калибровки, покрытия, спектральных характеристик, качества изображений и доступности данных на уровне, аналогичном предыдущим спутникам программы Landsat;
- Бесплатное распространение изображений, полученных с помощью Landsat-8.