常见的资源卫星影像数据区别.docx

常见的资源卫星影像数据区别.docx

《常见的资源卫星影像数据区别.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见的资源卫星影像数据区别.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

常见的资源卫星影像数据区别

一.遥感数据基础知识：

之阿布丰王创作

太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。

传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据。

目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。

航空与航天飞行器运行快、周期短，可获得多时相数据。

以美国陆地卫星5号（Landsat5）为例，Landsat5每天环绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间仅16天，而气象卫星的周期更短（1天或半天）。

由于探测距离远，传感器所获得的地面影像覆盖的空间范围较大。

它距离地表的高度是705.3km，对地球概况的扫描宽度是185km，一幅TM图像可以全部覆盖我国海南岛大小的面积。

分歧的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在分歧时间获得的同一地区的数据，均具有可比性.

（1）遥感平台遥感平台是装载传感器的运载工具,按高度分为：

地面平台：

为航空和航天遥感作校准和辅助工作。

航空平台：

80km以下的平台，包含飞机和气球。

航天平台：

80km以上的平台，包含高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。

人造地球卫星的类型：

低高度、短寿命卫星：

150～350km，用于军事。

中高度、长寿命卫星：

350～1800km，地球资源。

高高度、长寿命卫星：

约3600km，通信和气象。

（2）遥感数据类型

按平台分

地面遥感、航空遥感、航天遥感数据。

按电磁波段分

可见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感数据等。

按传感器的工作方式分

主动遥感、主动遥感数据。

（3）遥感数据获取原理;

（4）传感器

a.传感器定义：

传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。

它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。

b.传感器的分类

按工作方式分为：

主动方式传感器：

侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。

主动方式传感器：

航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM（1,2）、HRV、红外扫描仪等。

c.传感器的组成

收集器：

收集来自地物目标镜、天线。

探测器：

将收集的辐射能转酿成化学能或电能。

处理器：

将探测后的化学能或电能等信号进行处理。

输出：

将获取的数据输出。

传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。

d.传感器的工作原理

是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。

根据传感器的工作方式分为：

主动式和主动式两种。

主动式：

人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。

主动式：

接收地物反射的太阳辐射或地物自己的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。

（5）遥感应用的电磁波波谱段

紫外线：

波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。

可见光：

波长范围：

0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。

红外线：

波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。

微波：

波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。

（6）大气窗口

（7）光谱曲线

a.植物的光谱曲线

b.土壤的光谱曲线

二.遥感数据

1.遥感数据的分辨率

图像的空间分辨率：

指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

是指陆地卫星成像时的地面采样大小，在图像上就称为像元，是图像的最小成像单元。

MSS4-MSS779m

MSS8240m

TM1-TM5，TM730m

TM6120m

ETM660m

PAN15m

波谱分辨率：

传感器能分辨的最小波长间隔。

间隔越小，波谱分辨率越高。

2.地球资源卫星数据

以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。

目前，主要的陆地资源卫星有：

美国Landsat陆地卫星（MSS、TM、ETM传感器）；法国陆地观测SPOT卫星（HRV传感器）；欧空局地球资源卫星（ERS）；俄罗斯钻石卫星（ALMAZ）；日当地球资源卫星（JERS）；印度遥感卫星（IRS）；中-巴地球资源卫星（CBERS）。

（CCD、WFI、IRMSS传感器）

（1）Landsat数据

陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。

陆地卫星的运行特点：

（a）近极地、近圆形的轨道；

（b）轨道高度为700～900km；

（c）运行周期为99～103min/圈；

（d）轨道与太阳同步。

Landsat轨道参数

Landsat数据系列

Landsat卫星的传感器

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采纳双向扫描，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。

ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。

MSS数据是一种多光谱段光学—机械扫描仪所获得的遥感数据。

Landsat卫星的TM传感器

Landsat卫星的ETM传感器

MSS的波谱段

TM数据（…）的波谱段

ETM数据（…）的波谱段

MSS数据获取原理图:

TM数据获取的传感器

Landsat卫星图像特征

光谱特性：

由于各种地物组成的物质成分、结构、理化性质的差别，导致分歧的地物对电磁波的反射存在着差别，而且致使地物的热辐射性质也不完全相同。

同一地物在分歧的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差别。

反映在图像上为：

相同地物在分歧波谱段的图像上色调会分歧。

这叫做地物的光谱效应。

MSS的光谱效应

MSS4：

0.5~0.6μm，对水体有一定的透视能力，能判读出水下地形。

MSS5：

0.6~0.7μm，对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活树色调较深。

MSS6：

0.7~0.8μm，水体为暗色，对地物的湿度有明显反映；能反映植物的健康状况。

MSS7：

0.8~1.1μm，与MSS6相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。

MSS8：

10.4~12.6μm，反映地物的热辐射性质。

地表温度高，热辐射就强，色调就浅。

TM的光谱效应

TM1对水体有较强的透视能力。

TM2-TM4与MSS4-MSS6相似。

TM5，TM7属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力，对植物也有明显的反映，属于反射峰值。

TM6与MSS8相同。

ETM+的光谱特性

除PAN波段外，其余与TM相同。

（2）SPOT数据

1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”（SPOT）的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。

SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。

SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。

SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。

SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。

SPOT5,2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。

中等高度（832km）圆形近极地太阳同步轨道。

主要成像系统:

高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。

SPOT卫星的轨道参数

SPOT卫星的运行

SPOT卫星群的组合

SPOT的HRV波谱段

SPOT1~3号卫星上携带两台HRV传感器。

SPOT的HRG、HRS波谱段

SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装置）与HRV基底细同。

HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.48～0.71μm。

HRV数据收集原理

HRV是推帚式扫描仪。

探测元件为4根平行的CCD线列，每根探测一个波段，每线含3000（HRV1～3）或6000（PAN波段）个CCD元件。

SPOT传感器

（3）QuickBird数据

美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射成功。

卫星轨道高度450km,倾角98,卫星重访周期1～6d（与纬度有关）。

QuickBird图像，目前是世界上分辨率最高的遥感数据，为0.61m，幅宽16.5km。

可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估

QuickBird数据的光谱段

Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪

QuickBird传感器结构图

（4）CBERS数据

中巴地球资源卫星（CBERS）是我国第一代传输型地球资源卫星，包含中巴地球资源卫星01星、中巴地球资源卫星02星和中巴地球资源卫星02B星三颗卫星组成。

数据来源：

中巴地球资源卫星。

CBERS具有三台成像传感器：

高分辨率CCD像机（CCD）、红外多谱段扫描仪（IR-MSS）、广角成像仪（WFI）。

CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。

CBERS采取太阳同步极地轨道。

轨道高度778km轨道，倾角是98.5°。

每天绕地球飞行14圈。

卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:

30，这样可以在分歧的天数里为卫星提供相同的成像光照条件。

卫星重访地球上相同地点的周期为26天。

于1997年10月发射CBERS-l；1999年10月发射CBERS-2。

卫星设计寿命为2年。

三台成像传感器为：

广角成像仪（WFI）、高分辨率CCD像机（CCD）、红外多谱段扫描仪（IR-MSS）。

以分歧的地面分辨率覆盖观测区域：

WFI的分辨率可达256m，IR-MSS可达78m和156m，CCD为19.5m。

CBERS卫星传感器

CBERS卫星系统

CBERS的CCD光谱段

高分辨率CCD像机具有与陆地卫星的TM类似的几个谱段（5个谱段），其星下点分辨率为19.5m，高于TM；覆盖宽度为113km。

B1:

0.45～0.52μm，蓝。

B2:

0.52～0.59μm，绿。

B3:

0.63～0.69μm，红。

B4:

0.77～0.89μm，近红外。

B5:

0.51～0.73μm，全波段。

CBERS的IRMSS光谱段

红外多光谱扫描仪IRMSS（4个谱段），覆盖宽度为119.5km。

B6:

0.50～1.10μm，蓝绿～近红外,分辨率77.8m。

B7:

1.55～1.75μm，近红外相当于TM5,分辨率为77.8m。

B8:

2.08～2.35μm，近红外相当于TM7,分辨率为77.8m。

B9:

10.4～12.5μm，热红外相当于TM6,分辨率为156m。

CBERS的WFI光谱段

广角成像仪WFI（2个谱段），覆盖宽度890km。

B10:

0.63～0.69μm，红,分辨率为256m。

B11:

0.77～0.89μm，近红外,分辨率为256m。

（5）MODIS数据modis的全称为中分辨率成像光谱仪（moderate-resolutionimagingspectroradiometer）。

是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并没有偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用modis数据。

modis共有36个通道，从可见光到热红外波段，在1999年发射的terra，2002年5月发射Aqua，Terra每天经过2次，分别为早上10：

30和22：

30，aqua每天同样两次，1：

30am和13：

30。

Modis主要提供以下变量：

每日地表反射率，雪盖，NDVI、EVI资料，地表温度和大气每日变量。

Modis是有nasa发射的。

Modis波段有36个波段，从0.4µmto14.4µm。

EOS卫星简述

EOS（EarthObservationSystem）卫星是美国地球观测系统计划中一系列

卫星的简称。

经过长达8年的制造和前期预研究准备工作，第一颗EOS的上午轨道卫星于1999年12月18日发射升空，发射成功的卫星命名为TERRA（拉丁语“地球”的意思），主要目的是观测地球概况。

　　它是一个用一系列低轨道卫星对地球进行连续综合观测的计划。

　　它的主要目的是：

实现从单系列极轨空间平台上对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息；进行土地利用和土地覆盖研究、气候的季节和年际变更研究、自然灾害监测和分析研究、长期气候变率和变更以及大气臭氧变更研究等；进而实现对大气和地球环境变更的长期观测和研究的总体（战略）目标。

　　EOS卫星轨道高度为距地球705公里，目前的第一颗上午轨道卫星（Terra）过境时间为地方时11：

30am左右，一天最多可以获得4条过境轨道资料。

EOS与MODIS

　EOS系列卫星上的最主要的仪器是中分辨率成像光谱仪（MODIS），其最大空间分辨率可达250米。

光谱波段

MODIS是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。

反映信息

MODIS的多波段数据可以同时提供反映陆地概况状况、云鸿沟、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气中水汽、气溶胶、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等特征的信息。

用途

可用于对陆表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。

分辨率

中分辨率成像光谱仪（MODIS）最大空间分辨率可达250米，扫描宽度2330公里。

　　MODIS是CZCS、AVHRR、HIRS和TM等仪器的继续。

　　MODIS是主动式成像分光辐射计。

共有490个探测器，分布在36个光谱波段，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。

对地观测

MODIS仪器的对地观测:

　　MODIS仪器的地面分辨率为250m、500m和1000m，扫描宽度为2330km。

　　在对地观测过程中，每秒可同时获得6.1兆比特的来自大气、海洋和陆地概况信息，日或每两日可获取一次全球观测数据。

多波段数据

MODIS仪器的多波段数据:

　　多波段数据可以同时提供反应陆地、云鸿沟、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气中水汽、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等特征的信息，用于对陆表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。

特点和优势

MODIS仪器与NOAA卫星和陆地卫星相比，有以下特点和优势：

　　1．空间分辨率大幅提高。

空间分辨率提高了一个量级，由NOAA的千米级提高到了MODIS的百米级。

　　2．时间分辨率有优势。

一天可过境4次，对各种突发性、快速变更的自然灾害有更强的实时监测能力。

　　3．光谱分辨率大大提高。

有36个波段，这种多通道观测大大增强了对地球复杂系统的观测能力和对地表类型的识别能力。

MODIS产品介绍

MODIS扫描周期为1.477秒,每条扫描线沿扫描方向有1354个Pixels，沿卫星轨道方向有10个1KMD的IFOV。

在每个IFOV中，1KM分辨率波段有1个采样，500M分辨率波段有4个采样，250M波段有16个采样。

白日扫描每个点在两个MODIS包中传输，第一个包传输IFOV1～5，第二个包传输IFOV6～10利用CCSDS进行了封装，使用RS（255，223）进行纠错。

整个CCSDS包（包含同步码4个字节）长度为1024字节。

其中Reed－SolomonCoding用来对整个CodedVCDU进行纠错。

MODISCCSDS包的Reed－SolomonCoding部分共有32×4＝128字节，采取RS（255，223）。

每个包可纠16×4＝64个字节错误。

裸数据是最原始的地面接收数据，它含有满足CCSDS尺度（CCSDS102.0-B-4）的数据包（CADU）。

它经过格式化同步、去扰、RS纠错、格式转变等相应的步调和程序，处理成为MODIS0级数据产品。

0级产品

　　0级产品：

指由进机板进入计算机的数据包，也称原始数据（RawData）；

1级产品

　　1级产品：

指1A数据，己经被赋予定标参数；

2级产品

　　2级产品：

指1B级数据，经过定标定位后数据，本系统产品是国际尺度的EOS-HDF格式。

可用商用软件

　　包（如ENVI）直接读取；

3级产品

　　3级产品：

在1B数据的基础上，对由遥感器成像过程发生的边沿畸变（Bowtie）进行校正，发生3级产品；

4级产品

　　4级产品：

由参数文件提供的参数，对图像进行几何纠正，辐射校正，使图像的每一点都有精确的地理编码、反射率和辐射率。

4级产品的MODIS图像进行分歧时相的匹配时，误差小于1个像元。

该级

　　产品是应用级产品不成缺少的基础；

5级及以上产品

　　5级及以上产品：

根据各种应用模型开发5级产品。

　　有时还有另外一种分类的方法和上面的有所分歧

0级数据

　　0级数据：

卫星地面站直接接收到的、未经处理的、包含全部数据信息在内的原始数据为0级数据。

1级数据

　　1级数据：

对没有经过处理的、完全分辨率的仪器数据进行重建，数据时间配准，使用辅助数据注解，

　　计算和增补到0级数据之后为1级数据。

2级数据

　　2级数据：

在1级数据基础上开发出的、具有相同空间分辨率和覆盖相同地理区域的数据为2级数据。

3级数据

　　3级数据：

3级数据时以统一的时间-空间栅格表达的变量，通常具有一定的完整性和一致性。

在3级

　　水平上，将可以集中进行科学研究，如：

定点时间序列，来自单一技术的观测方程和通用模型等。

4级数据

　　4级数据：

通过分析模型和综合分析3级以下数据得出的结果数据为4级数据。

　　MODIS尺度数据产品根据内容的分歧分为0级、1级数据产品，在1B级数据产品之后，划分2－4级数据产品，包含：

陆地尺度数据产品、大气尺度数据产品和海洋尺度数据产品等三种主要尺度数据产品类型，总计分解为44种尺度数据产品类型。

它们分别是：

MODISL0数据

　　MODISL0数据：

是对卫星下传的数据报解除CADU外壳后，所生成的CCSDS格式的未经任何处理的原始数据集合，其中包含依照顺序存放的扫描数据帧、时间码、方位信息和遥测数据等。

LlA数据

　　LlA数据：

是对L0数据中的CCSDS包进行解包所还原出来的扫描数据及其他相关数据的集合

LlB数据

　　LlB数据：

是对LlA数据进行定位和定标处理之后所生成，其中包含以sI（ScaledInteger）形式存放的反射率和辐射率的数据集。

LlB代码读取LlA代码解包发生的DN数据集（EVSDSRCABBSV）以及定标查找表LUT（LookUpTable）作为输入，分别对太阳反射波段RSB和热辐射波段TEB进行定标处理。

定标计算所使用的参数可以从MODIS支持组MCST所定期发布的LUT文件中得到。

传感器DN数值依照BDSM（Band，Detector，Sub-frame，Mirror．side）索引。

L2～L4

　　L2～L4：

是对LlB数据进行各种应用处理之后所生成的特定应用数据产品。

　　如果用户得到的数据是L0级的PDS文件，在具体使用之前就必须首先进行预处理，通常其实不需要自行开发预处理软件，位于戈达德航天中心的MODIS科学组免费提供预处理和其他应用代码，但是需要注意运行平台的差别。

作为独立运行版本，也可以选择Wisconsin大学开发的IMAPP，该软件最初为UNIX／LINUX平台开发，目前该软件的Windows版本已经由俄罗斯ScanEx公司提供。

国家卫星气象中心开发了IMAPP软件的Windows中文版本。

需要注意的是，预处理软件都要使用MODIS特性组不定期发布的LUT参数文件，LUT参数根据探测器的物理性能的变更而调整，为了得到精确的定标数据，必须及时更新所使用的LUT文件。

　　MOD01：

即MODIS1A数据产品。

　　1A级处理程序，把2个小时的0级文件重新组织成一系列基本处理单元，及数据块（Granules），每个数据块包含大约5分钟的MODIS数据。

因为MODIS镜面的一次扫描需要1.4771秒，所以在5分钟内1B级产品文件典型的有203次完全扫描，有时候完全扫描204次。

每天5分钟集合的扫描文件有288个。

地理位置代码计算地面单个象元的坐标，以及有关MODIS的太阳和月亮的位置信息。

在GDAAC的操纵中，1A级和地理位置代码使用产品生成程序（PGE01）。

同时，它们将输入的MODIS数据放到1B级软件中

　　MOD02：

即MODIS1B数据产品。

　　MOD03：

即MODIS数据地理定位文件。

　　MODISGeolocation（MOD03）数据产品包含有：

MODIS每个1kmEV（EarthView）中心的经纬度，每个1kmEV太阳/卫星的方位，每个1kmEVEOS陆地/海洋的阈值，每条扫描太阳和月亮相对于MODIS的位置，充分的仪器参数信息以支持特定波段和亚像元级定位。

　　格式描述分为4个部分：

全局元数据、处理和几何参数、扫描数据、组（Vgroups）

　　MOD04-08，35为大气产品，9－17，33，40，43，44为陆地产品，18-32，36-39，42为海洋产品

　　MOD04：

大气2、3级尺度数据产品，内容为气溶胶产品，Lambert投影空间分辨率1公里，地理坐

　　标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。

　　MOD05：

可降水量。

2级大气产品。

　　MOD06：

大气2、3级尺度数据产品，内容为云产品，Lambert投影空间分辨率1公里，地理坐

　　标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。

　　MOD07：

大气2、3级尺度数据产品，内容为大气剖面数据，Lambert投影空间分辨率1公里，地理

　　坐标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。

　　MOD08：

大气3级尺度数据产品，内容为栅格大气产品，1公里空间分辨率。

每日、每旬、每月

　　合成数据。

　　MOD09：

陆地2级尺度数据产品，内容为概况反射；空间分辨率250m；白日每日数据。

　　MOD10：

陆地2、3级尺度数据产品，内容为雪覆盖，每日数据为2级数据，空间分辨率

　　500米，旬、月数据合成为3级数据，空间分辨率500米。

　　归一化雪被指数：

归一化雪被指数是观测冰雪定量指标，

　　NDSI=（Ref0.555um-Ref1.640um）/（Ref0.555umRef1.640um）

　　*Ref0.555um、Ref1.640um为入瞳反射率

　　位于陆地且同时满足以下条件的像元，可以定义为“陆地冰雪”，简称“冰雪”：

　　NDSI＝（RefMODIS4-RefMODIS6）/（RefMODIS4RefMODIS6）>0.4；

　　RefMODIS2>0.11；

　　MOD11：

陆地2、3级尺度数据产品，内容为地表温度和辐射率，Lambert投影，空间分辨率1公里，

　　地理坐标为30秒，每日数据为2级数据，每旬、每月数据