超全的Landsat 8卫星数据介绍

GIS前沿 2021-04-29

1.简介

1.1 数据简介

2013年2月11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
OLI	1-COASTAL/AEROSOL	0.43-0.45	130	30	海岸带环境监测
2-Blue	0.45-0.51	130	30	可见光三波段真彩色用于地物识别等
3-Green	0.53-0.59	100	30
4-Red	0.64-0.67	90	30
5-NIR	0.85-0.88	90	30	植被信息提取
6-SWIR1	1.57-1.65	100	30	植被旱情监测、强火监测、部分矿物信息提取
7-SWIR2	2.11-2.29	100	30
8-PAN	0.50-0.68	80	15	地物识别，数据融合
9-Cirrus	1.36-1.38	50	30	卷云检测，数据质量评价
TIRS	10-TIR	10.60-11.19	0.4K	100	地表温度反演，火灾检测，土壤湿度评价，夜间成像
11-TIR	11.50-12.51	0.4K	100

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（Cubic Convolution Resampling）
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1GB （解压后约2GB）
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landsat8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2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10%且覆盖衡水市的影像一年有5-6景，且时间分布均匀，大致分为3月，5月，9月，10月，11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10%且覆盖常州市的影像一年有3-4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10%的影像一年只有1-2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10%且覆盖青岛市海岸的影像一年有2-4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（Natural Color）	4 3 2
假彩色（False Color (urban))	7 6 4
红外彩色（Color Infrared (vegetation)）	5 4 3
农业（Agriculture）	6 5 2
大气渗透（Atmospheric Penetration）	7 6 5
健康植被（Healthy Vegetation）	5 6 2
陆地/水体（Land/Water）	5 6 4
大气去除（Natural With Atmospheric Removal）	7 5 3
短波红外（Shortwave Infrared）	7 5 4
植被分析（Vegetation Analysis）	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