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Landsat TM 数据特点

已有 23374 次阅读 2011-6-10 23:42 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记| 空间, color, 探测器, 分辨率, 转换器

ETM+在TM的7个波段的基础上增加了一个全色波段0.5-0.9μm,空间分辨率为15m外还改善了探测器设计,使所有波段数据可自动配准,并有一个9bit的A/D转换器提供高、低增益。
空间分辨率
TM可见光-短波红外的空间分辨率为30m,TM6热红外波段的空间分辨率为120m;ETM+的全色波段的空间分辨率为15m,且ETM+把热红外波段的空间分辨率提高到60m。
时间分辨率
即重复覆盖周期Landsat1-3为18天,Landsat4、5、7为16天
TM的辐射分辨率为256量级。
各个波段的特征
B1(0.45-0.52μm) 为蓝色波段
1.该波段位于水体衰减系数最小、散射最弱的部位,对水体的穿透力最大(对清水可达30m),用于判别水深,研究浅海水下地形、水体浑浊度等,进行水系及浅海水域制图。
2.同时该波段位于绿色植物叶绿素的吸收区,对叶绿素与叶绿素浓度反映敏感。用于海水叶绿素含量监测,特别是常绿与落叶植被的识别,森林类型制图以及土壤与植被的区分,也有助于植物斜坡(stress)的识别。
B2 (0.52-0.60μm)为绿色波段
1.该波段位于健康绿色植物的反射峰(0.54-0.55μm)附近,对健康茂盛植物的绿反射敏感,可以识别植物类别和评价植物生产力。
2.对水体具有一定的穿透力(一般10m-20m),可反映水下特征、水下地形、水体浑浊度、沿岸泥沙流、沙洲、沿岸沙坝等特征,并对水体污染特别是金属和化学污染的研究效果好。
B3(0.63-0.69μm) 为红波段
1.该波段位于叶绿素的主要吸收带(吸收谷在0.67-0.69μm),可用于区分植物类型、覆盖度、判断植物生长状况等。
2.位于含沙浓度不同水体辐射峰值(0.58-0.68)附近,对水中悬浮泥沙反映敏感,用于泥沙流范围及歉意规律研究。对水体的穿透力约为2m左右。
3.此外该波段对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌、水文等特征均可提供丰富的植物信息;
B4 (0.76-0.90μm)为近红外波段
1.该波段位于植物的高反射区,光谱特征受植物细胞结构控制,反映大量植物信息,故对植物的类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感。
2.同时它也位于水体强吸收区,水体轮廓清晰,用于勾绘水体边界,区分土壤湿度及寻找地下水、识别与水有关的地质构造、地貌、土壤岩石类型等均有利;
B5 (1.55-1.75μm)为短波红外波段
1.该波段位于两个水体吸收带(1.4μm,1.9μm)之间,受两个吸收带的控制。对植物和土壤水分含量敏感,利于植物水分状况研究和作物长势分析等,从而提高了区分作物的能力。
2.对岩性即土壤类型的判定也有一定作用。
3.此外,在该波段上雪比云的反射率低,色调暗而形成较大反差,两者易于区分,特别是那些可见光、近红外、热红外波段均难以区分的小而薄的云。B5 的信息量大,应用率较高;
B6(10.4-12.5μm) 为热红外波段
探测常温的热辐射差异。根据热辐射相应的差异,可进行植物胁迫分析、土壤湿度研究、农业与森林区分、水体、岩石等地表特征识别以及监测与人类活动有关的热特征,进行热测定与热制图。
B7 (2.08-2.35μm)为短波外波段
该波段位于两个水体吸收带(1.9μm,2.7μm)之间,受两个吸收带的控制。对植物水分敏感。包含了黏土化蚀变矿物吸收谷(2.2μm),对岩石、特定矿物反映敏感,用于区分主要岩石类型、岩石水热蚀变,探测与交代岩石有关的粘土矿物等;
B8 (0.5-0.9μm)为全色波段(Pan)
该波段为 Landsat-7 新增波段,它覆盖的光谱范围较广,空间分辨率较其他波段高,为15m。因而多用于获取地面的几何特征。
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波段组合:
TM321(RGB):均是可见光波段,合成结果接近自然色彩。对浅水透视效果好,可用于监测水体的浊度、含沙量、水体沉淀物质形成的絮状物、水底地形。一般而言:深水深兰色;浅水浅兰色;水体悬浮物是絮状影象;健康植被绿色;土壤棕色或褐色。可用于水库、河口及海岸带研究,但对水陆分界的划分不合适。 这种RGB组合模拟出一副自然色的图象。有时用于海岸线的研究和烟柱的探测。
TM453(RGB):2个红外波段、1个红色波段。对内陆湖泊及河流分辨清楚。植被类型及长势可由棕、绿、橙、黄等色调分别。能区分土壤含水量(水分越多则越暗)。用于土壤湿度和植被状况的分析。也很好的用于内陆水体和陆地/水体边界的确定。
TM742(RGB):植被基本都是绿色,城市呈现品红色或紫色,草地淡绿色,森林深绿色(针叶林色调比阔叶林暗)。能区分土壤和植被的含水量。适用于水/陆边界划分、土/植被边界划分,但不适于植被分类。 土壤和植被湿度内容分析;内陆水体定位。植被显示为绿色的阴影。
TM432(RGB):标准假彩色。植被呈现各种红色调。深红色/亮红色为阔叶林,浅红色为草地等生物量较小的植被。密集的城市地区为青灰色。最适合用于植被分类。 红外假色。在植被、农作物、土地利用和湿地分析的遥感方面,这是最常用的波段组合。
TM543(RGB):城镇和农村土地利用的区分;陆地/水体边界的确定。
TM457(RGB):探测云,雪和冰(尤其在高维度地区)。
tm4-tm3/tm4+tm3  NDVI-标准差植被指数;TM波段4:3的不同比率被证明在增强不同植被类型对比度方面很有用。
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实践应用
3,2,1 普通色图象。适宜于浅海探测作图。
4,3,2 红外色图象。提供中等的空间分辨率。在这种组合中,所有的植被都显示为红色。MultiSpec 3-ch. Default。
7,5,4 适宜于湿润地区。提供了最大的空间分辨率。
7,4,2 适宜于温带到干旱地区。提供最大的光谱多样性。
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类型提取
1.城市与乡镇的提取:TM1+TM7+TM3+TM5+TM6+TM2-TM4
2.乡镇与村落:TM1+TM2+TM3+TM6+TM7-TM4-TM5
3.河流的提取:TM5+TM6+TM7-TM1-TM2-TM4
4.道路的提取:TM6-(TM1+TM2+TM3+TM4+TM5+TM7)
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光谱差异
 TM1 居民地与河流菜地不易分开.
 TM2  居民地与河流菜地不易分
 TM3  乡村与菜地不易分
 TM4  农田与道路不易分,乡镇,道路,河滩易浑.
 TM5  县城与农田不易分
 TM6  村庄与河流易混.
 
利用TM数据获得的特征变量  
通过对TM7个波段数据的分析,可获得5个具有明确物理意义的特征变量:
亮度(Brightness),构成亮度的主要成分是可见光波段。TMl~3的灰度值各代表可见光中蓝、绿、红光的亮度。TM4、5对亮度也有贡献。亮度主要反映地物的辐射水平,用以监测地物的反射辐射强度。它可以是几个波段之和、平均值或者等。
绿度(Greenness),对绿度贡献最大的是对植物高反射的TM4,而TM3与之呈负相关。它们的组合反映红外与红光辐射强弱的对比关系,提供更多植被信息,TM5、7对绿度也有一定作用。最常用的绿度值为标准植被指数NDVI=(TM4-TM3)/(TM4+TM3),还有比值、差值等各种组合。
湿度(wetness),构成湿度的主要是TM5、7。它们均处于两个水的强吸收带之间,受到水吸收带的控制,对湿度反应最灵敏。它可以是TM5、TM7独立构成,也可以两波段比值、差值、标准差等。
透射度(深度,Degree of Transmission),透射度主要对透射可见光的水体而言,由TM1、TM2构成,对研究水深、水下地形、水体浑浊度等有用。
热度(Thermoness),构成热度的主要是热红外波段的TM6。热度主要反映物体常温下的热辐射差异,也可反映高温的“热度”,它与湿度也有一定相关性。
对于不同的应用目的,不同的研究对象,其最有意义的特征变量是不同的。如土地资源调查户,最有用的是亮度、绿度、湿度,而对于地质体的研究则亮度、湿度、热度意义更大。另外,由于存在地域差异,可根据不同的区域特征和不同的目标,进行不同波段数据的各种变换处理,获得新的特征空间数据集。
陆地卫星图像常以彩色方式表现。最常用的是标准假彩色合成图像,对应于TM,这种标准假彩色合成为TM2、3、4波段(B、G、R)。这种图像与彩色红外图像具有相似的光谱彩色待征。它突出了植被的红色系列,岩石、土壤多以浅色系列为主,水体多呈蓝色为主的系列,因而地表最基本的几种覆盖类型得以较明显的区分,视觉效果好,被人们普遍选用,尤其是目视解译。但因为TM波段多,可选择波段的余地大,TM2、3、4组合并非最佳。在具体遥感应用分析中,需根据不同地区、不同应用目的、针对不同的图像数据,运用多种方法来选择最合适的波段组合。


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