地理科学期刊浅述陆地卫星传感器发展

　　《地理科学》是由中国科学院主管，中国科学院东北地理与农业生态研究所主办的综合性地理类学术期刊，创刊于1981年。《地理科学》作为综合性地理学术期刊，其办刊宗旨是主要介绍我国地理学及各分支学科具有先进水平的学术论文和研究成果、地理学的新理论、新观点、新方法，服务于经济建设，促进国内外学术交流，繁荣和发展地理科学事业。
　　摘要：Landsat系列卫星传感器的发展是从气象卫星传感器开始的，经过42年的发展，波段数量逐渐增加而波段宽度也变窄，辐射分辨率、空间分辨率、时间分辨率普遍提高。

　　关键词：Landsat,传感器发展,陆地卫星

　　引言

　　Landsat卫星是全世界第一颗对地观测卫星，其获取的数百万幅图像数据在地质、地图测绘等方面得到广泛应用。目前的地球观测卫星的传感器都是以Landsat为模板进行的设计开发。根据NASA和USGS公布的资料，文章将总结归纳美国陆地卫星计划传感器的发展。

　　1 陆地卫星计划简介

　　Landsat计划是一项探测地球资源与环境的系列地球观测卫星系统计划。该计划主要用于获取遥感影像数据，借以调查生物资源、矿产资源、海洋资源，监察资源的合理使用，观察并预测植物生长状况、评估农作物产量，考察和预报自然灾害和环境污染，进行全球变化的相关研究。

　　1967年NASA开始制定地球资源技术卫星计划ERTS。1972年7月23日成功发射ERTS1(后更名为Landsat1)，此后的6年里，ERTS1提供了大量数据用于地球资源调查和农业估产研究。1975年，NASA宣布将ERTS计划更名为Landsat计划，同年，发射了landsat2卫星。1979年美国政府将Landsat计划移接至美国国家海洋和大气管理局NOAA。此后，Landsat4和Landsat5分别于1982年和1984年发射。1993年10月，Landsat6在发射过程中联氢燃料箱破裂Landsat6计划因而发射失败。1999年4月Landsat7发射成功。

　　进入21世纪，美国国会决议NASA和USGS联合负责陆地卫星后续计划LDCM即Landsat8卫星的研发、发射和运营。2013年2月，美国从范登堡空军基地成功发射了Landsat8陆地卫星。日前，Landsat8已经成功完成了在轨测试，每天的遥感数据图像可以通过USGS网站免费下载。

　　2 传感器的变化发展

　　Landsat卫星计划源于1960年NASA对象卫星Tiros数据的应用，Tiros的数据不仅用于检测云型还用于地球资源调查。此后NASA开始发展Nimbus卫星，1964年Nimbus 1成功观测到了席卷美国东海岸的Gladys飓风。1970年搭载有卫星红外光谱仪SIRS等9个传感器Nimbus4卫星成功发射，在Nimbus4技术平台上改造的Landsat-1卫星于1972年发射成功。

　　2.1 第一代陆地卫星

　　第一代陆地卫星包含Landsat1-3。其搭载多光谱扫描仪MSS和反光束导管RBV2个传感器。Landsat1-2上的RBV有绿、红、近红外3个波段，MSS有加上短波红外4个波段。Landsat3搭载的RBV只有1个全色波段同时MSS传感器增加了热红外波段，然而很快热红外就失去探测电磁波的能力。在技术原因限制下RBV传回的图像无法使用，最终NASA在第二代传感器设计时停止了对RBV的继续使用。

　　2.2 第二代陆地卫星

　　第二代陆地卫星包含Landsat4-5。在MSS传感器的基础上，第二代陆地卫星增加了新的传感器专题制图仪TM，增加了蓝波段和短波红外波段用于水文、地质等专题要素的提取，同时波段宽度变窄，以提高对目标光谱检测的灵敏度。

　　2.3 第三代陆地卫星

　　第三代陆地卫星包含landsat6-7，只携带1个传感器。ETM+设计时主要波段设置在空间分辨率上与TM保持一致，并增加了一个空间分辨率为15m的全色波段。2003年Landsat7因故障导致每景ETM+影像中出现扫描空隙，严重影响数据的应用。

　　2.4 陆地卫星后续计划

　　陆地卫星后续计划即Landsat8卫星。该卫星搭载有热红外传感器TIRS和陆地成像仪OLI2个传感器。TIRS是单独的热红外传感器，它在ETM+的基础上细化成2个热红外波段。Landsat8OLI是推扫式传感器，其上有大量的电荷耦合器CCD，增加图像的相对信噪比，提高传感器的稳定性。在波段设置上，Landsat8新增深蓝波段和卷云波段进一步收窄了近红和全色波段。

　　参考文献

　　[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，韩冰，高应波，等.Landsat系列卫星对地观测40年回顾及LDCM前瞻[J].遥感学报，2013，05：1033-1048.