浅述陆地卫星传感器发展

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.

作者简介：刘雨晴（1994，4-），女，汉族，四川省攀枝花人士，西华师范大学地理科学专业2012级本科。