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Landsat7卫星及遥感图象处理

LANDSAT是美国陆地探测卫星系统。从1972年开始发射第一颗卫星LANDSAT 1,到目前最新的LANDSAT 7。

LANDSAT 7 卫星于99年发射,装备有Enhanced Thematic Mapper Plus(ETM+)设备,ETM+被动感应地表反射的太阳辐射和散发的热辐射,有8个波段的感应器,覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。

ETM+比起在LANDSAT 4、5上面装备的Thematic Mapper(TM)设备在红外波段的分辨率更高,因此有更高的准确性。

LANDSAT 7 的一些总体数据:

  • 7个光谱波段和一个全色波段
  • 观察宽度达185km
  • 15、30、60、80米精度
  • 离地705km太阳同步轨道
  • 16天运行周期
  • 覆盖范围为南北纬81度之间区域

ETM+的波段:

  1. 0.45-0.52微米蓝绿波段, 用于水体穿透, 土壤植被分辨
  2. 0.52-0.60微米绿色波段, 用于植被分辨
  3. 0.63-0.69微米红色波段, 处于叶绿素吸收区域, 用于观测道路/裸露土壤/植被种类效果很好
  4. 0.76-0.90微米近红外波段, 用于估算生物数量, 尽管这个波段可以从植被中区分出水体,分辨潮湿土壤,但是对于道路辨认效果不如TM3。
  5. 1.55-1.75微米中红外波段, 这被认为是所有波段中最佳的一个, 用于分辨道路/裸露土壤/水, 它还能在不同植被之间有好的对比度, 并且有较好的穿透大气、云雾的能力。
  6. 10.5-12.5微米热红外波段, 感应发出热辐射的目标. 分辨率为60m.
  7. 2.08-2.35微米中红外波段, 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.
  8. 0.52-0.90微米全色波段, 得到的是黑白图象, 分辨率为15m, 用于增强分辨率, 提供分辨能力. (ETM+增加了这个波段,TM没有)

以上波段除6、8外分辨率均为30m。

Landsat7 ETM+ 数据又分为多种,例如L0Rp, L1R和L1G.

  • L1R: radiometrically corrected but not geometrically resampled.
  • L1G: radiometrically corrected and resampled for geometric correction and registration to geographic map projections.

在使用这些卫星图象的时候,要先进行处理。通常是用多个波段的图象进行彩色合成,得到伪彩色图象。在合成前,各波段图象还要先做图象增强处理。

例如:MrSid卫星图象是用band7作为红色, band4作为绿色,band2作为蓝色合成的,简称为742。(MrSid用的是Landsat TM, 1987-1993拍摄数据,当时未有Landsat 7);GeoGratis Landsat7 合成卫星图象是用743(RGB)。Terra为绿野做到北京图用的是542。

常用的合成方法:

  • 321:真彩合成。与肉眼所见接近;仅使用反射的可见光,受大气、云雾、阴影、散射的影响较大,通常对比度不高,感觉模糊(蓝色光散射严重);对于海岸区域研究特别有用,因为可见光可穿透水面,观察到海底。
  • 432:近红外合成。颜色与肉眼所见完全不同;植被在近红外波段反射率特别高,因为叶绿素在此波段反射的能量大,因此在432图象中植被会明显表现为深浅不同的红色,不同类型植物有不同的红色色调;水会吸收差不多所有的近红外光,因此水面颜色很深近乎黑色。
  • 743/742:短波红外合成。包含至少一个短波红外波段,短波红外波段的反射率主要取决于物体表面的含水量,因此这类图象可用于植被保护和土地研究。

图象合成可以用Photoshop之类的图象编辑软件来做,缺点是不能做出带地理信息的GeoTiff图象。Chips(哥本哈根图象处理系统)是一个专门用于遥感图象处理的软件,标准版是免费的。用它来制作3波段合成图象很容易。以下为简单使用方法:

Open WinChips, and from the File menu, select New Project. From the File menu, select Add Object(s), and select the three images for the three bands you want to use in your composite image, and add them as _Chips Image_s. From the File menu, select New Object, then Lookup Table, then save the new Lookup Table file. From the View menu, select New Image View. In the Image View Configuration dialog, on the Image tab, select Display Mode as RGB. For each of the (Red, Green, Blue) choices, select the image for the band you want to use for the respective color. For Lookup Table select the Lookup Table you added earlier, then click OK.

You should now have a Default Image View window open, showing your 3-band color composite image. From the Image View menu, select Lookup Table, then Enhance using Statistics for Entire Image. Once the statistics are calculated for each of the colors, a Modify Lookup Table dialog will be presented. To see the effect of some basic image enhancement, click on Hist. Equal.. You can use Reset to undo the enhancement. Click on Cancel to close the dialog window.

To save the 3-band color composite image, from the Image View menu select Export View To Standard Format. Once you have saved the image file, you have the option of saving geocoding for the image.

参考: