美国“下一代陆地卫星”项目发展浅析

在地球观测领域,卫星技术扮演着至关重要的角色,为我们提供了关于地球环境、气候、生态系统以及人类活动影响的实时监测和评估能力。美国地质调查局(USGS)和美国国家航空航天局(NASA)合作的“下一代陆地卫星”(Landsat Next)项目,正是这一领域的最新代表。该项目承载着延续并提升Landsat卫星系列数据记录的重要使命,致力于为用户提供前所未有的高质量地球观测数据,以更好地应对全球资源管理和环境保护的迫切需求。本文将分析Landsat Next卫星的发展背景、技术特点、应用领域及其对社会经济的深远影响,设计指标和应用潜力,为理解美国陆地观测卫星计划的最新进展提供全面而深入的视角。

美国陆地卫星7号将陆地卫星计划推向二十一世纪

1998年中期，作为NASA“地球使命”计划的一部分，Landsat7将发射升空，取代1984年3月发射，现已老化的Landsat5。Landsat7通过增强的仪器特性和一些新的地面运行规范继续地球观测任务。本文描述了Landsat7的使命及卫星仪器、地面系统的技术情况。关于ETM十仪器的讨论，重点强调比Landsat4，5TM在能力方面的改进，其中包括两个新添的校正源，使用它们可以使辐射校正的绝对精度控制在5％之内；改进后的热红外波段（10．4－12．5μm）分辨率由120米提高到60米，另外还增加了一个分辨率为15米的全色波段Pan。“地球使命”计划中与Landsat7结伴飞行的其它卫星将增加全球土地数据库的内容，并开拓全球变化研究的新领域。

陆地卫星TM6波段范围内地表比辐射率的估计

地表比辐射率是用热红外波段遥感数据反演地表温度的关键参数。目前,应用陆地卫星TM6波段数据反演地表温度共有3种算法,即大气校正法、单窗算法和单通道算法。这3种算法都需要TM6波段范围内的地表比辐射率作为地表温度反演参数。本文首先简介这3种反演算法;然后着重探讨TM6波段地表比辐射率估计方法;最后,利用这一方法对山东省陵县附近农田地区进行地表比辐射率估计和地表温度反演。结果表明,该方法能获得较合理的地表温度反演结果。

吉林省西部荒漠化发展的陆地卫星遥感监测分析

依据１９９６年８～１０月和１９８８年８～１０月两个时期的ＬＡＮＤＳＡＴＴＭ遥感信息静态反演，对两个时期ＴＭ资料采用图像增强处理和计算机监督分类进行荒漠化（侧重乾安县盐渍化）解译和动态量变分析，并与１９７６年和１９８１年的卫片进行对比分析，研究结果表明，吉林省西部的生态环境在恶化，主要表征为荒漠化发展并向东扩张，已波及吉林省中部松辽平原。大安县是吉林省盐渍化面积最多的县份，已占全县总面积的５０％以上；乾安县是盐渍化面积漫延较快的县份，盐渍化面积８ａ增加了２６９．７７ｋｍ２，增加量占总面积的７．８７％。

基于随机森林模型的陆地卫星-8遥感影像森林植被分类

以黑龙江省漠河县为研究区域,采用陆地卫星-8遥感影像为数据源,结合影像的光谱信息和数字高程模型辅助数据,分别采用最大似然分类法(MLC)和随机森林模型法(RFM)对研究区森林植被进行分类,并分析和评价光谱特征变量对模型的重要性、2种分类方法对森林植被类型分类的适用性。结果表明:随机森林分类方法的总体分类精度为81.65%、卡帕(Kappa)系数为0.812。与传统的MLC方法相比,RFM法均提高了3种森林类型的生产者精度和使用者精度,其中针阔混交林精度提高最多。通过分析特征变量的重要性,发现高程、归一化植被指数、红光波段、近红外波段、短波红外波段对模型分类精度有较重要的影响。说明随机森林模型方法结合多源信息是森林植被类型遥感分类的一种有效手段。

基于陆地卫星TM/ETM+改进的温湿指数及其对不透水表面的响应

该文基于Landsat TM/ETM+影像,获取大尺度区域的温湿指数,并评估温湿指数对不透水表面的响应。利用地表温度代替气温、归一化水汽指数代替相对湿度,对传统的温湿指数计算公式进行改进,并计算了珠江三角洲核心区域的温湿指数。运用空间剖面和归一化方法,分析了温湿指数的时空演变,发现城市范围内的温湿指数要比郊区的高,初夏和秋季的温湿指数城乡间波动要比初冬的大,且温湿指数呈逐年升高趋势。进一步分析温湿指数与归一化裸露指数的关系,发现二者存在明显正相关(相关系数分别为0.41、0.45和0.35,显著性水平为0.01)。表明不透水表面的增加导致温湿指数升高,从而加剧了夏秋季城区范围内人们对热的不舒适感,提高了冬季人们对热的舒适感。

陆地卫星TM及JERS-1卫星SAR数据用于西藏东部斑岩铜矿勘查

本文介绍了利用陆地卫星ＴＭ及ＪＥＲＳ－１卫星ＳＡＲ数据在西藏东部地区进行斑岩铜矿勘查项目的早期研究成果。文中通过对现有地质资料的分析认为，研究区内的矿化作用除受三叠系火山岩建造控制外，还与喜山期的中酸性侵入体有关。而陆地卫星ＴＭ图像的解译结果表明，区内的主要矿床几乎都分布在与三叠纪古火山机构相关的环形构造内。为了增强和提取出与斑岩铜矿化有关的蚀变岩信息，研究中采用了对数残差、矿物指数和ＨＳＩ变换等方法对陆地卫星ＴＭ及ＪＥＲＳ－１卫星ＳＡＲ数据进行了处理与分析，所提取出的蚀变信息与目视解译所发现的环形构造位置极为吻合。实践证明。

陆地卫星影像用于土地利用覆被变化中的波段组合研究

在遥感图像处理软件(earth resource data analysis system,ERDAS)的支持下,以香日德绿洲为研究区,综合运用该软件提供的多种方法,分别计算了相关统计信息.利用相关系数矩阵、特征向量和特征值,按照最佳波段组合原则,得到了该区用于土地利用与覆被(land use and land coverchange,LUCC)的波段组合为TM247(专题制图仪,thematic mapper,TM).TM145为提取居民点和水域的最佳组合,TM345为提取耕地、林地、草地的最佳组合.该方法及其思想不仅可用于确定陆地卫星影像中的最佳波段组合,而且可用于确定其他专题最佳波段组合中.

UHF、L频段陆地卫星移动通信业务遮蔽环境衰落研究

UHF、L频段路边树遮蔽和多径衰落实验分别于 1 999年 8月和 9月在河南安阳境内进行。利用日本 GMS1 40 E气象卫星为信标 ,其下行频率分别为 468.92 4 MHz和 1 691 .0 0 MHz,有效全向辐射功率分别为 37d Bm和 56d Bm,中频带宽分别为 2 k Hz和 2 0 0 k Hz,极化方式均为线极化。地面接收系统和数据处理设备安置于汽车上。此项实验的目的是为地面卫星移动通信系统的设计提供重要的信道参数。本文给出了路边树遮蔽的累计分布特性以及相应的预测模型。

UHF频段陆地卫星移动通信业务多径效应测量

UHF频段陆地卫星移动业务多径实验于 1999年 6月至 8月间利用日本GMS140E气象卫星为信标 ,分别在河南郑州至开封高速公路、林州至上党方向公路以及石家庄至阳泉高速公路段进行。地面接收系统和数据处理设备安置于汽车上。此项实验的目的是为地面卫星移动通信系统的设计提供重要的信道参数。本文给出了不同环境下多径效应的累计分布特性以及相应的预测模型。

美国陆地卫星7号的数据产品分类和格式

扼要地介绍美国陆地卫星 7号数据产品的分类及所采用的数据格式 ,详细地描述了各种格式的内部结构。

地形起伏对陆地卫星的NDVI影响研究

NDVI是表征植被叶面积密度的重要遥感指数,是估测植被盖度、林分郁闭度、生物量及碳储量、植被生长状况和作物产量的重要参数。相关研究表明地形起伏对光谱数据有较大的影响,但其对NDVI的影响特征值得进一步研究。针对以上问题,选用C校正模型对Landsat数据进行地形校正,消除了地形起伏对光谱数据的影响,并对比和分析了地形校正及未经地形校正提取的NDVI。结果表明:地形校正前后图像总体的NDVI有显著性差异,其中较小坡度植被区域无显著性差异,较大坡度植被区域存在显著性差异;阴坡整体的NDVI有变大趋势、阳坡略微减少,半阴半阳坡无明显变化;农地在不同坡向下无显著差异且整体变化不明显,针叶林、阔叶林在阴坡和阳坡上的NDVI变化幅度大于半阴半阳坡。地形校正对NDVI估测值存在着一定影响,从而进一步影响着基于NDVI参量的各种遥感估算结果,故消除地形起伏对光谱的影响,可以提高定量遥感估测精度。

美国陆地卫星7号宽带数据

美国陆地卫星７ 号已于１９９９ 年４ 月１５ 日发射升空，预计７ 月中旬左右将由测试、调整阶段进入正常运行阶段，届时，国际地面站将可按协议接收其下行的宽带数据。对宽带数据结构的全面了解是进行遥感图像预处理系统开发的基础，介绍了美国陆地卫星７ 号宽带数据的基本结构。

陆地卫星对中国大兴安岭森林火灾的监测

1987年5年,大兴安岭地区发生特大森林火灾,笔者使用TM图象进行了火情监测,对救火指挥部了解火场情状,部署救火活动,估算灾害损失,制订重建规划等起到较重要作用。 林火温度可达1200—1500°K,这种温度的黑体的辐射峰值为1.93—2.41μ,正与TM7波段的光谱响应范围(2.08—2.35μ)一致,故该波段很适于林火监测,以TM7.4.3赋红、绿、兰色合成的图象具近天然彩色。 与气象卫星图象相比,TM具有更高的空间分辨和更佳的几何保真度,故能更精确确定火场位置。数字镶嵌成的灾区全景图算出过火总面积达126万公顷,并据此绘制出灾害等级图。 比较分析了灾前、灾中、灾后该地区的TM图象,可以看出:轻灾区大部分林木复苏,中、重灾区阴坡长了许多草木灌木,某些重灾区阳坡的局部地段已出现水土流失迹象。

陆地卫星遥感信息在区域地下水资源量计算中的应用

利用陆地卫星遥感信息对地下水资源量计算问题作了两方面的研究。首先,以辽宁省朝阳市为例,研究了在常规资料比较齐全的地区运用遥感技术结合常规方法计算区域地下水资源量的系统方法(简称RSNM概念性研究模型)。其次,以西藏年楚河流域为例,探讨了常规资料短缺地区运用遥感方法估算区域地下水资源量的可能性及其系统研究方法(简称DRSNM删概念性研究模型)。RSNM模型和DRSNM模型可推广应用于其它地区的地下水定量研究。

美国陆地卫星及遥感器的发展

该文首先叙述了陆地卫星系列的发展,然后介绍陆地卫星采用的几种遥感器的设计特点和工作性能。

陆地卫星遥感信息在山东荣成地下水资源量计算中的应用

以控制地下水资源形成、运移和贮存的水文下垫面为纽带，将遥感信息和地下水资源量有机的连结起来，形成一个“遥感信息－水文下垫面－地下水资源量”的研究区域地下水资源的新思路．并成功地应用于山东省荣成市的区域地下水研究．

美国“陆地卫星”系列最新发展情况

2021年9月27日,美国“陆地卫星”(Landsat)系列中的最新一颗卫星——Landsat-9从加利福尼亚州范登堡空军基地搭乘宇宙神-5(Atlas-5)运载火箭发射升空。Landsat-9卫星属于美国国家航空航天局(NASA)开展的“可持续陆地成像”(SLI)计划,将取代1999年发射的Landsat-7卫星,与2013年发射的Landsat-8卫星编队飞行,继续为全球用户提供高质量、连续的陆地成像卫星数据。

陆地卫星类别,应用与发展

用于陆地资源和环境探测的主要卫星有四类：Ｌａｎｄｓａｔ类、高分辨类、高光谱类和合成孔径雷达类。该文介绍了这些类型卫星的现状，分析了其发展前景。

陆地卫星50年发展和应用之路

一位联合国官员在谈到陆地卫星的成功时,给出这样的评价:陆地卫星数据档案免费和在网上开放获取,就像世界上每个人都拥有了一张世界上最好的地球状况图书馆的借阅证。