LandSat8 数据处理流程v0.1

武汉中心LandSat-8数据处理流程v0.11 ndSat 8数据简介

1.1传感器平台

2013年2月11号，NASA 成功发射了 Landsat 8 卫星，为走过了四十年辉煌岁月的 Landsat 计划重新注入新鲜血液。LandSat-8上携带有两个主要载荷：OLI和TIRS。2013年5月30号开始向全球提供免费下载（/）。

波段：成像宽幅为185x185km。OLI包括了ETM+传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLI Band5(0.845–0.885 μm)，排除了

0.825μm处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上

更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段 (band 1; 0.433–0.453 μm)主要应用海岸带观测，短波红外波段(band 9; 1.360–1.390 μm)包括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近。

表1-1 OLI陆地成像仪OLI与ETM+波段一览

Landsat-8卫星搭载了由戈达德航天飞行中心(GSFC)研制的专用于热红外谱段成像的热红外探测器——TIRS成像仪。TIRS成像仪与OLI成像仪工作方式相似，也是推扫式结构，在Landsat-8卫星705km 的轨道上，能够获取成像幅宽为185km、地面分辨率为100m的两个热红外波段图像。

TIRS成像仪能够获取10.8μｍ和12μｍ两个热红外波段图像（表2），二者配合使用能够在反演的时候对大气削弱进行修正，将地表温度从大气温度中分离出来，可用于热强度测定分析，探测地表物质自身热辐射。TIRS成像仪的数据量化为12比特，辐射分辨率也比ETM+的热红外图像更高。

表1-2 TIRS载荷参数

1.2 LandSat-8产品分级

参照美国对Landsat卫星数据及其产品的描述，Landsat-8数据产品分为L0Rp、L1G、L1Gt和L1T几个等级1。

表1-3 LandSat-8 产品级别

L0Rp数据产品是卫星地面系统对卫星原始数据进行帧同步、去格式化、解压缩、分帧、分景、重新格式化处理生成的数据集，其中包含后续处理所需的所有图像数据和辅助数据。但是，由于Landsat-8卫星上传感器阵列的排列方式以及推扫式的成像方式，导致了相邻传感器获取的地物图像在几何位置上存在偏移，L0Rp数据没有对这个偏移进行校正处理，所以用户无法直接使用L0Rp数据。

L1G数据产品是辐射校正数据经过系统级几何校正处理（未使用地面控制点和数字高程模型数据）得到的数据产品。

L1Gt数据产品是辐射校正数据进行系统几何校正并在校正处理中使用数字高程模型得到的数据产品。

L1T数据产品是辐射校正数据使用地面控制点和数字高程模型数据进行精确校正后的数据产品。在几何校正产品生产过程中，中国地区采用的数字高程模型数据源为SRTM(Shuttle radar Topography Mission)，其水平分辨率为30m，相对精度为10m；采用的地面控制点库为GLS2005(Global Land Survey,2005)，根据2012年USGS、NASA以及马里兰大学的精度评价，GLS2005 80％的数据精度高于30m，97％的数据精度高于50ｍ。经过几何精校正后的Landsat-8 L1T产品，与以往的Landsat产品相比，产品精度方面有了大幅提升。

根据USGS提供的信息，OLI成像仪L1T产品的理论设计几何标称精度为12m，TIRS 成像仪L1T产品的理论设计几何标称精度为41m。

现在中科院和USGS共享的Landsat-8数据均为L1T产品。

1.3数据组织

Landsat-8的L1T产品下载后为一压缩包，其中文件如图1-1，包括一个元数据文件（.Txt），十一个单波段文件（.Tif），和一个BQA波段影像（用于影像质量评估，可用于构建某些光谱分析的mask文件，比如去除云雪影响）。

a.下载的压缩包

b.解压后的文件列表

图1-1 USGS网站下载的Landsat-8文件列表

1.4命名规则

Landsat-8压缩包的命名遵循以下规则：

例如：LC81240422013299LGN00.tar.zip

LC8：Landsat-8卫星

124：WRS path

042：WRS row

2013：影像获得年份

299：影像获得日期，从1月1日为1算起累计。299即为10月26日

LGN：接站代码

00：产品级别

2.数据预处理流程

2.1 数据下载和读取

Landsat-8数据在/网站上可以免费下载(注册账户:ww.wcgs;密码:w419419419)，可下载数据基本能覆盖全球，行列号采用WRS2(卫星条带号的一个参考坐标系统)，下载的数据多为L1T数据包。

图2-1 hyperion 数据网页下载界面

数据读取可采用Envi5.1，

在这里以Landsat 8数据“LC81240422013299LGN00”为例进行介绍。

File -> Open(或者File->Open As->Landsat->GeoTiff with medaData)，选择LC81240422013299LGN00_MTL.txt 文件，点击OK 打开。分为五个数据集：多光谱数据（1-7波段），全色波段数据（8波段），卷云波段数据（9波段），热红外数据（10，11波段）和质量波段数据（12波段）。 打开真彩色波段组合后如下图所示：

2.2 辐射定标

因为L1T

文件已经经过了带DEM 的地形校正，所以坐标精度基本能满足中小比例尺的要求，但还未做辐射定标和大气校正，首先需采用ENVI 的工具箱中查找工具：/Radiometric Correction/Radiometric Calibration ；双击此工具，选

择要

校正

的多光谱数据“LC81240422013299LGN00_MTL_MultiSpectral ”进行辐射定标，选择参数对话框中点击“Apply Flaash Setting ”后会自动读取元数据中的正射参数，也可以自己输入参数，主要参数如下图：

A.envi 打开后列表

B.原始影像

C.植被处的DN 值

图2-2 Envi 中打开Landsat-8原始图像