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&&&LANDSAT-8卫星影像长条带数据处理
LANDSAT-8卫星影像长条带数据处理
Study on processing method of LANDSAT-8 long strip satellite imagery
目的 LANDSAT-8卫星发射以来,美国地质调查局(USGS)向全球发布WRS(world reference system)分幅体系下的标准景产品,该产品覆盖区域较小.针对面向区域遥感应用需要较大覆盖范围长条带卫星影像的问题,提出一种长条带数据处理方法.方法 长条带处理分为预处理、辐射校正和几何校正3个部分,包含了预处理、长条带数据辐射一致性纠正和姿轨数据精化等过程,解决了长条带影像处理的关键技术.结果 利用3组LAND-SAT-8数据进行实验,本文方法处理得到的长条带影像,辐射均一性得到提高,整体精度同单幅标准景产品的精度相当,且效率较传统的分景处理再镶嵌的方式提高了45.9％.结论 本文LANDSAT-8长条带处理方法能够得到高质量的长条带影像,且处理效率较高,能够有效满足大区域遥感应用的数据需求.
摘要： 目的 LANDSAT-8卫星发射以来,美国地质调查局(USGS)向全球发布WRS(world reference system)分幅体系下的标准景产品,该产品覆盖区域较小.针对面向区域遥感应用需要较大覆盖范围长条带卫星影像的问题,提出一种长条带数据处理方法.方法 长条带处理分为预处理、辐射校正和几何校正3个部分,包含了预处理、长条带数据辐射一致性纠正和姿轨数...&&
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LandSat8 数据处理流程v0.1
1.2 LandSat-8产品分级
参照美国对Landsat卫星数据及其产品的描述,Landsat-8数据产品分为L0Rp、L1G、L1Gt和L1T几个等级1。
表1-3 LandSat-8 产品级别
L0Rp数据产品是卫星地面系统对卫星原始数据进行帧同步、去格式化、解压缩、分帧、分景、重新格式化处理生成的数据集,其中包含后续处理所需的所有图像数据和辅助数据。但是,由于Landsat-8卫星上传感器阵列的排列方式以及推扫式的成像方式,导致了相邻传感器获取的地物图像在几何位置上存在偏移,L0Rp数据没有对这个偏移进行校正处理,所以用户无法直接使用L0Rp数据。
L1G数据产品是辐射校正数据经过系统级几何校正处理(未使用地面控制点和数字高程模型数据)得到的数据产品。
L1Gt数据产品是辐射校正数据进行系统几何校正并在校正处理中使用数字高程模型得到的数据产品。
L1T数据产品是辐射校正数据使用地面控制点和数字高程模型数据进行精确校正后的数据产品。在几何校正产品生产过程中,中国地区采用的数字高程模型数据源为SRTM(Shuttle radar Topography Mission),其水平分辨率为30m,相对精度为10m;采用的地面控制点库为GLS2005(Global Land Survey,2005),根据2012年USGS、NASA以及马里兰大学的精度评价,GLS2005 80%的数据精度高于30m,97%的数据精度高于50m。经过几何精校正后的Landsat-8 L1T产品,与以往的Landsat产品相比,产品精度方面有了大幅提升。
根据USGS提供的信息,OLI成像仪L1T产品的理论设计几何标称精度为12m,TIRS 成像仪L1T产品的理论设计几何标称精度为41m。
现在中科院和USGS共享的Landsat-8数据均为L1T产品。
1.3数据组织
Landsat-8的L1T产品下载后为一压缩包,其中文件如图1-1,包括一个元数据文件(.Txt),十一个单波段文件(.Tif),和一个BQA波段影像(用于影像质量评估,可用于构建某些光谱分析的mask文件,比如去除云雪影响)。
a.下载的压缩包
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1. 简介　　1.1 数据简介　　日，美国航空航天局(NASA) 成功发射Landsat-8卫星。Landsat-8卫星上携带两个传感器，分别是OLI陆地成像仪(Operational Land Imager)和TIRS热红外传感器(Thermal Infrared Sensor)。　　Landsat-8在空间分辨率和光谱特性等方面与Landsat 1-7保持了基本一致，卫星一共有11个波段，波段1-7，9-11的空间分辨率为30米，波段8为15米分辨率的全色波段，卫星每16天可以实现一次全球覆盖。　　OLI陆地成像仪有9个波段，成像宽幅为185 x 185km。与Landsat-7上的ETM传感器相比，OLI陆地成像仪做了以下调整：1. Band 5的波段范围调整为0.845–0.885 μm，排除了0.825μm处水汽吸收的影响;2. Band 8全色波段范围较窄，从而可以更好区分植被和非植被区域;3. 新增两个波段。Band 1蓝色波段 (0.433–0.453 μm) 主要应用于海岸带观测，Band 9短波红外波段(1.360–1.390 μm) 应用于云检测。LandSat-8上携带的TIRS热红外传感器主要用于收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗。　　1.2 传感器参数　　传感器波段波长范围/μm信噪比空间分辨率/m用途说明传感器波段波长范围/μm信噪比空间分辨率/m用途说明OLI1-COASTAL/AEROSOL0.43-0.4513030海岸带环境监测2-Blue0.45-0.5113030可见光三波段真彩色用于地物识别等3-Green0.53-0.59100304-Red0.64-0.6790305-NIR0.85-0.889030植被信息提取6-SWIR11.57-1.6510030植被旱情监测、强火监测、部分矿物信息提取7-SWIR22.11-2.29100308-PAN0.50-0.688015地物识别，数据融合9-Cirrus1.36-1.385030卷云检测，数据质量评价TIRS10-TIR10.60-11.190.4K100地表温度反演，火灾检测，土壤湿度评价，夜间成像11-TIR11.50-12.510.4K100　　1.3 产品参数产品类型Level 1T地形矫正影像分辨率1-7,9 -OLI多光谱波段（30米）；8 –OLI全色波段（15米）；10,11-TIRS波段（30米）输出格式GeoTIFF取样方法三次卷积算法（）地图投影UTM-WGS84投影坐标系地形矫正L1 数据产品已经经过系统辐射校正和几何校正数据大小约（解压后约）数据获取互联网下载，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，需要提交数据预订后获取。最快重返周期&72小时倾角98.2度运行周期98.9分钟轨道类型近极地太阳同步轨道轨道高度705 km　　2. 数据更新量　　Landsat 8 每天至少可以获得400幅图像。Landsat 8覆盖中国区域大约需要9天的时间。此前这个系列的卫星每天只能获得250幅图像。这是因为该卫星可以监测区域有更大的灵活性，过去的陆地卫星在轨道上只能收集卫星直接下面航迹线两边一定宽度的地带，而Landsat 8上的遥感器具有指向偏离航迹一个角度获取信息的能力，可以收集到本来要后面的轨道圈才处于卫星下面的地面信息。这有助于及时获取需多时相(如灾害)对比研究的图像。　　
3. 应用领域　　数据的应用范围很广，包括诸如：研究全球变化、农业、林业、地质、资源管理、地理学、制图、水质、海岸研究等领域。　　行业具体应用对卫星数据的需求备注结论国土规划东莞市湿地覆被信息变化半年一次尽管基本每月覆盖一次，但广东沿海地区的卫星影像云量偏多，符合解译监测要求的影像一年不多于景，且时间间隔不一定相差半年至少有两年的数据才能满足半年一次的监测要求东莞市城市绿地分布半年一次东莞市违规建筑监测半年一次农业河北衡水市农作物种类识别一年两次云量少于且覆盖衡水市的影像一年有景，且时间分布均匀，大致分为月，月，月，月，月两年的数据能满足监测要求河北衡水市农业旱情遥感监测一年两次林业江苏省常州市城市森林覆盖率半年一次云量少于且覆盖常州市的影像一年有景，且时间分布均匀两年的数据能满足监测要求江苏省常州市森林火灾区域识别半年一次环境太湖蓝藻水华监测一年两次云量少于的影像一年只有景且时间间隔很短，跨年度的影像才会半年一次监测太湖水质至少有两年的数据才能满足监测要求太湖区域能见度监测一月一次landsat8基本每月覆盖一次一年的数据能满足监测要求海洋青岛市海岸类型自动识别一年两次云量少于且覆盖青岛市海岸的影像一年有景，但时间分布不均匀至少有两年的数据才能满足监测要求青岛市海洋水质遥感监测一年两次
3.1常见波段组合形式自然色（）4 3 2假彩色（7 6 4红外彩色（）5 4 3农业（）6 5 2大气渗透（）7 6 5健康植被（）5 6 2陆地水体（）5 6 4大气去除（）7 5 3短波红外（）7 5 4植被分析（）6 5 4
3.2 Landsat8波段组合图示　　432波段合成真彩色图像，接近地物真实色彩，图像平淡，色调灰暗　　543波段合成标准假彩色图像，地物色彩鲜明，有利于植被(红色)分类，水体　　564波段合成非标准假彩色图像，红外波段与红色波段合成，水体边界清晰，利于海岸识别;植被有较好显示，但不便于区分具体植被类别　　765对大气层穿透能力较强，例如图像中红色方框内云的影响明显减少　　652植被类型丰富，便于植被分类　　654便于植被分析
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