淺述陸地衛(wèi)星傳感器發(fā)展

摘 要：Landsat系列衛(wèi)星傳感器的發(fā)展是從氣象衛(wèi)星傳感器開始的，經(jīng)過42年的發(fā)展，波段數(shù)量逐漸增加而波段寬度也變窄，輻射分辨率、空間分辨率、時間分辨率普遍提高。

關(guān)鍵詞：Landsat；傳感器發(fā)展；陸地衛(wèi)星

引言

Landsat衛(wèi)星是全世界第一顆對地觀測衛(wèi)星，其獲取的數(shù)百萬幅圖像數(shù)據(jù)在地質(zhì)、地圖測繪等方面得到廣泛應(yīng)用。目前的地球觀測衛(wèi)星的傳感器都是以Landsat為模板進(jìn)行的設(shè)計開發(fā)。根據(jù)NASA和USGS公布的資料，文章將總結(jié)歸納美國陸地衛(wèi)星計劃傳感器的發(fā)展。

1 陸地衛(wèi)星計劃簡介

Landsat計劃是一項探測地球資源與環(huán)境的系列地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)計劃。該計劃主要用于獲取遙感影像數(shù)據(jù)，借以調(diào)查生物資源、礦產(chǎn)資源、海洋資源，監(jiān)察資源的合理使用，觀察并預(yù)測植物生長狀況、評估農(nóng)作物產(chǎn)量，考察和預(yù)報自然災(zāi)害和環(huán)境污染，進(jìn)行全球變化的相關(guān)研究。

1967年NASA開始制定地球資源技術(shù)衛(wèi)星計劃ERTS。1972年7月23日成功發(fā)射ERTS1（后更名為Landsat1），此后的6年里，ERTS1提供了大量數(shù)據(jù)用于地球資源調(diào)查和農(nóng)業(yè)估產(chǎn)研究。1975年，NASA宣布將ERTS計劃更名為Landsat計劃，同年，發(fā)射了landsat2衛(wèi)星。1979年美國政府將Landsat計劃移接至美國國家海洋和大氣管理局NOAA。此后，Landsat4和Landsat5分別于1982年和1984年發(fā)射。1993年10月，Landsat6在發(fā)射過程中聯(lián)氫燃料箱破裂Landsat6計劃因而發(fā)射失敗。1999年4月Landsat7發(fā)射成功。

進(jìn)入21世紀(jì)，美國國會決議NASA和USGS聯(lián)合負(fù)責(zé)陸地衛(wèi)星后續(xù)計劃LDCM即Landsat8衛(wèi)星的研發(fā)、發(fā)射和運營。2013年2月，美國從范登堡空軍基地成功發(fā)射了Landsat8陸地衛(wèi)星。日前，Landsat8已經(jīng)成功完成了在軌測試，每天的遙感數(shù)據(jù)圖像可以通過USGS網(wǎng)站免費下載。

2 傳感器的變化發(fā)展

Landsat衛(wèi)星計劃源于1960年NASA對象衛(wèi)星Tiros數(shù)據(jù)的應(yīng)用，Tiros的數(shù)據(jù)不僅用于檢測云型還用于地球資源調(diào)查。此后NASA開始發(fā)展Nimbus衛(wèi)星，1964年Nimbus 1成功觀測到了席卷美國東海岸的Gladys颶風(fēng)。1970年搭載有衛(wèi)星紅外光譜儀SIRS等9個傳感器Nimbus4衛(wèi)星成功發(fā)射，在Nimbus4技術(shù)平臺上改造的Landsat-1衛(wèi)星于1972年發(fā)射成功。

2.1 第一代陸地衛(wèi)星

第一代陸地衛(wèi)星包含Landsat1-3。其搭載多光譜掃描儀MSS和反光束導(dǎo)管RBV2個傳感器。Landsat1-2上的RBV有綠、紅、近紅外3個波段，MSS有加上短波紅外4個波段。Landsat3搭載的RBV只有1個全色波段同時MSS傳感器增加了熱紅外波段，然而很快熱紅外就失去探測電磁波的能力。在技術(shù)原因限制下RBV傳回的圖像無法使用，最終NASA在第二代傳感器設(shè)計時停止了對RBV的繼續(xù)使用。

2.2 第二代陸地衛(wèi)星

第二代陸地衛(wèi)星包含Landsat4-5。在MSS傳感器的基礎(chǔ)上，第二代陸地衛(wèi)星增加了新的傳感器專題制圖儀TM，增加了藍(lán)波段和短波紅外波段用于水文、地質(zhì)等專題要素的提取，同時波段寬度變窄，以提高對目標(biāo)光譜檢測的靈敏度。

2.3 第三代陸地衛(wèi)星

第三代陸地衛(wèi)星包含landsat6-7，只攜帶1個傳感器。ETM+設(shè)計時主要波段設(shè)置在空間分辨率上與TM保持一致，并增加了一個空間分辨率為15m的全色波段。2003年Landsat7因故障導(dǎo)致每景ETM+影像中出現(xiàn)掃描空隙，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

2.4 陸地衛(wèi)星后續(xù)計劃

陸地衛(wèi)星后續(xù)計劃即Landsat8衛(wèi)星。該衛(wèi)星搭載有熱紅外傳感器TIRS和陸地成像儀OLI2個傳感器。TIRS是單獨的熱紅外傳感器，它在ETM+的基礎(chǔ)上細(xì)化成2個熱紅外波段。Landsat8OLI是推掃式傳感器，其上有大量的電荷耦合器CCD，增加圖像的相對信噪比，提高傳感器的穩(wěn)定性。在波段設(shè)置上，Landsat8新增深藍(lán)波段和卷云波段進(jìn)一步收窄了近紅和全色波段。

參考文獻(xiàn)

[1]NASA.Landsat8.Launch.http：//www.nasa.gov/mission_pages/landsat/launch/index.html.2014/3/10.

[2]USGS. Landsat Missions. http：//landsat.usgs.gov/index.php. 2014/3/10.

[3]姜高珍，韓冰，高應(yīng)波，等.Landsat系列衛(wèi)星對地觀測40年回顧及LDCM前瞻[J].遙感學(xué)報，2013，05：1033-1048.

作者簡介：劉雨晴（1994，4-），女，漢族，四川省攀枝花人士，西華師范大學(xué)地理科學(xué)專業(yè)2012級本科。