Landsat 8簡(jiǎn)介

2013年2月12日，美國(guó)從加利福尼亞州的范登堡空軍基地(Vandenberg AIR Force Base，California)成功發(fā)射了Landsat 8陸地衛(wèi)星。Landsat 8是為了紀(jì)念陸地衛(wèi)星系列發(fā)射40周年(1972～2012，圖1)而制訂的陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)連續(xù)性發(fā)射LDCM(Landsat DATA Continuity Mission)產(chǎn)物。其運(yùn)載工具為宇宙神－5火箭(Atlas－Vrocket)。Landsat 8或稱LDCM攜帶2個(gè)主要載荷:運(yùn)行陸地成像儀(Operational Land Imager，OLI)和熱紅外傳感器(Thermal Infrared Sensor，TIRS)。與之前的Landsat系列星相比，這2個(gè)載荷都有了重大改進(jìn)。

圖1 歷次陸地衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間展示

Landsat 8每天至少可以獲得400幅圖像。此前這個(gè)系列的衛(wèi)星每天只能獲得250幅圖像。這是因?yàn)?，該衛(wèi)星可以監(jiān)測(cè)區(qū)域有更大的靈活性，過(guò)去的陸地衛(wèi)星在軌道上只能收集衛(wèi)星直接下面航跡線兩邊一定寬度的地帶，而Landsat 8上的遙感器具有指向偏離航跡一個(gè)角度獲取信息的能力，可以收集到本來(lái)要后面的軌道圈才處于衛(wèi)星下面的地面信息。這有助于及時(shí)獲取需多時(shí)相(如災(zāi)害)對(duì)比研究的圖像。

·LDCM主要性能

*世界廣角參照系統(tǒng)－2(Worldwide Reference System－2，WRS－2)航跡/行系統(tǒng)。

*太陽(yáng)同步軌道高度705 km。

*16天全球覆蓋周期(除兩極最高緯度區(qū))，每周期233軌。

*軌道傾角98.2°(輕微右傾)。

*周期長(zhǎng)度98.9分。

*過(guò)赤道時(shí)間:10.00 am±15分。

*圖幅大小:170 km ×185 km，圖幅目錄編排與Landsat 4，5，7相同。

*支持主圖像和有限偏離天底點(diǎn)的獲取能力(±1航跡/行)。

*設(shè)計(jì)壽命:至少5年，但所攜帶燃料足夠10年運(yùn)行。

*傳感器電源由一組9×0.4 m的太陽(yáng)能電池陣列和一個(gè)125安培小時(shí)的鎳氫電池組提供。

*觀測(cè)后24小時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)的正射矯正數(shù)據(jù)(從網(wǎng)上可免費(fèi)獲得)。

*數(shù)據(jù)標(biāo)定與以前發(fā)射的Landsat系列相同。OLI上裝有定標(biāo)子系統(tǒng)(Calibration Subassembly)。

*OLI設(shè)計(jì)用了寬推掃(push－broom)結(jié)構(gòu)，這比ETM+儀器上的窄推掃(whish－broom)結(jié)構(gòu)具有更好的幾何穩(wěn)定性。

·運(yùn)行陸地成像儀(OLI)

OLI的各道數(shù)據(jù)均為12位，與ETM+(Landsat 7)的波段設(shè)置對(duì)比見表1。從表1可見，OLI增加了2個(gè)波段:深藍(lán)波段(波段1，觀測(cè)海岸帶的氣溶膠)和短波波段(波段9，觀測(cè)卷云)。其他7個(gè)波段的波長(zhǎng)邊界也均有調(diào)整。ETM+原熱紅外波段在OLI中取消，取而代之的為熱紅外傳感器(TIRS)的2個(gè)熱紅外波段。圖2為OLI與ETM+波段設(shè)置分布對(duì)比。

表1 OLI與ETM+的波段設(shè)置對(duì)比

圖2 OLI與ETM+波段設(shè)置分布對(duì)比

·熱紅外傳感器(TIRS)

TIRS使用量子穴紅外光子檢測(cè)器(Quantum Well Infrared Photo－detectors，QWIPs)檢測(cè)地球的長(zhǎng)波光發(fā)射，其強(qiáng)度隨地表溫度而變。QWIPs是一種可替代常規(guī)熱紅外技術(shù)且花費(fèi)較低的新技術(shù)，由美國(guó)宇航局在Greenbelt Md的Goddard太空飛行中心研制。

TIRS所用QWIPs對(duì)2個(gè)熱紅外波長(zhǎng)靈敏波段，有助于將地表溫度從大氣溫度中分離出來(lái)。其設(shè)計(jì)基于復(fù)雜的量子力學(xué)。砷酸鎵半導(dǎo)體片在一個(gè)能態(tài)穴中不斷俘獲電子，直至借助具一定波長(zhǎng)的熱紅外光提升到一個(gè)更高的能態(tài)。提升能態(tài)的電子引起一個(gè)電子信號(hào)，它可被讀出并記錄為數(shù)字形式的圖像。

報(bào)道認(rèn)為，Landsat 8計(jì)劃將為資源、水、森林、環(huán)境和城市規(guī)劃提供可靠數(shù)據(jù)，其各波段的名稱與用途見表2。

表2 Landsat 8各波段的名稱與用途

除表2中已標(biāo)明的Landsat 8各波段用途方向外，還可以看出，SWIR3(波段7)較ETM+窄了，這將有助于減少提取找礦信息時(shí)碳酸鹽巖對(duì)羥基的干擾。新Landsat 8數(shù)據(jù)的實(shí)際效果有待應(yīng)用研究證實(shí)。