航天遥感数据搜集.docx

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航天遥感数据搜集

航天遥感数据

航天遥感应用中使用的数据基本有两种类型：

遥感影像和数字图像。

地球资源卫星数据：

MSS.TM.SPOT

常用波段组合：

（一）321：

真彩色合成，即3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色，则获得自然彩色合成图像，图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，适合于非遥感应用专业人员使用。

（二）432：

标准假彩色合成，即4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，获得图像植被成红色，由于突出表现了植被的特征，应用十分的广泛，而被称为标准假彩色。

（三）451：

信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。

在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。

3个可见光波段（即第1、2、3波段）之间，两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性。

第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性。

计算各种组合的熵值的结果表明，由一个可见光波段、一个中红外波段及第4波段组合而成的彩色合成图像一般具有最丰富的地物信息，其中又常以4，5，3或4，5，1波段的组合为最佳。

第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。

最佳波段组合选出后，要想得到最佳彩色合成图像，还必须考虑赋色问题。

人眼最敏感的颜色是绿色，其次是红色、蓝色。

因此，应将绿色赋予方差最大的波段。

按此原则，采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。

例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。

（四）741：

波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界清晰，岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。

（五）742：

1992年，完成了桂东南金银矿成矿区遥感地质综合解译，利用1：

10万TM7、4、2假彩色合成片进行解译，共解译出线性构造1615条，环形影像481处，并在总结了构造蚀变岩型、石英脉型、火山岩型典型矿床的遥感影像特征及成矿模式的基础上，对全区进厅成矿预测，圈定金银A类成矿远景区2处，B类4处，C类5处。

为该区优选找矿靶区提供遥感依据。

（六）743：

我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图像成功地监测了大兴安岭林火及灾后变化。

这是因为TM7波段（2.08-2.35微米）对温度变化敏感；TM4、TM3波段则分别属于红外光、红光区，能反映植被的最佳波段，并有减少烟雾影响的功能；同时TM7、TM4、TM3（分别赋予红、绿、蓝色）的彩色合成图的色调接近自然彩色，故可通过TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延与控制和灾后林木的恢复状况。

（七）754：

对不同时期湖泊水位的变化，也可采用不同波段，如用陆地卫星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等不同层次的颜色得以区别。

从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。

（八）541：

XX开发区砂石矿遥感调查是通过对陆地卫星TM最佳波段组fefee7合的选择（TM5、TM4、TM1）以及航空、航天多种遥感资料的解译分析进行的，在初步解译查明调查区第四系地貌。

例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。

Landsat-5卫星主要轨道特性参数如下：

近极近环形太阳同步轨道

轨道高度：

705km

倾角：

98.2。

运行周期：

98.9分钟

24小时绕地球：

15圈

穿越赤道时间：

上午9点45分+/-15分钟

扫描带宽度：

185km

重访周期：

16天

景覆盖范围：

184×185.2km

Landsat一5的专题绘图仪（ThematicMapper）分为7个波段，各波段的参数如下表所示。

波段号

波段

频谱范围（μm）

分辨率（m）

B1

Blue

0.45—0.52

30

B2

Green

0.52—0.60

30

B3

Red

0.63—0.69

30

B4

NearIR

0.76—0.90

30

B5

SWIR

1.55—1.75

30

B6

LWIR

10.40—12.5

120

B7

SWIR

2.08—2.35

30

 航天遥感卫星影像类型

1.STER数据简介；TERRA卫星于1999年12月从范登堡空军基地发射升空，与太阳同步，从北向南每天上午（AM）飞经赤道上空。

所以TERRA之前也有人称之为上午星（AM-1）。

其设计寿命为5年。

ASTER是美国NASA（宇航局）与日本METI（经贸及工业部）合作并有两国的科学界、工业界积极参与的项目。

它是Terra卫星上的一种高级光学传感器，包括了从可见光到热红外共14个光谱通道，可以为多个相关的地球环境资源研究领域提供科学、实用的卫星数据。

其主要情况介绍如下：

一、Terra卫星的主要参数

l        轨道：

太阳同步，降交点时刻：

10:

30am；

l        卫星高度：

705公里；

l        轨道倾角：

98.2±0.15°；

l        重复周期：

16天（绕地球233圈/16天）；

l        在赤道上相邻轨道之间的距离：

172公里；

二、ASTER传感器

Ⅰ.ASTER传感器有3个谱段：

可见光近红外（VNIR）：

l 波长：

3个波段向星下，及一个后视单波段（可用于立体象对观测）

波段

范围

量化等级

Band1

0.52~0.60m

8bits

Band2

0.63~0.69m

8bits

Band3

0.76~0.86m

8bits

立体后视波段

0.76~0.86m

8bits

l 空间分辨率：

15米

l 辐射分辨率：

NE≤0.5％

l 绝对辐射精度：

±4%

l 立体成像后视角：

27.6°

l 侧视角：

±24°（垂直轨道方向）

l 瞬时视场：

21.3μrad（天底方向）

             18.6μrad（后视方向）

l 立体成像基高比：

0.6

l 探测器：

5000象元（任意时刻实际使用为4100象元）

l 扫描周期：

2.2msce

l MTF：

  〉0.25（横轨方向）

          〉0.25（沿轨方向）

短波红外（SWIR）

l 波长：

6个波段，1.60-2.43μm

波段

范围

辐射分辨率

量化等级

Band４

1.600~1.700m

0.5%NE

8bits

Band５

2.145~2.185m

1.3%NE

8bits

Band６

2.185~2.225m

1.3%NE

8bits

Band７

2.235~2.285m

1.3%NE

8bits

Band８

2.295~2.365m

1.0%NE

8bits

Band９

2.360~2.430m

1.3%NE

8bits

l        空间分辨率：

30米

l        辐射分辨率：

NE≤0.5％-1.5%

l        绝对辐射精度：

±4%

l        侧视角：

±8.55°（垂直轨道方向）

l        瞬时视场：

42.6μrad

l        探测器：

2048象元/band

l        扫描周期：

4.398msec

l  MTF：

  〉0.25（横轨方向）

           〉0.20（沿轨方向）

热红外（TIR）

l 波长：

5波段，8.125∽11.65μm

波段

范围

量化等级

Band10

8.125~8.475m

12bits

Band11

8.475~8.825m

12bits

Band12

8.925~9.275m

12bits

Band13

10.25~10.95m

12bits

Band14

10.95~11.65m

12bits

l 空间分辨率：

90米

l 辐射分辨率：

NET≤0.3K

l 侧视角：

±8.55°（垂直轨道方向）

l 瞬时视场：

127.8μrad

l 探测器：

10象元/band

l 扫描周期：

2.2msec

l MTF：

  〉0.25（横轨方向）

          〉0.20（沿轨方向）

Ⅱ.扫幅：

均为60公里

Ⅲ.ASTER主要特征如下：

l        可以获取从可见光到热红外谱段范围的地表影像数据；

l        拥有光学传感器各波段较高的几何分辨率和辐射分辨率；

l        在单条轨上可以获取近红外立体影像数据。

l        在SWIR和TIR谱段，传感器上有侧视功能，可以达到±8.55°（垂直轨道方向）的侧视角，而在VNIR谱段，侧视角则为±24°（垂直轨道方向）。

l        在SWIR和TIR谱段，传感器上安转有一个可靠性很高的设计寿命为50，000小时的冷却器。

l        每条轨道平均每8分钟采集一次数据，每天大约传回地面780景观测数据。

以上特征可以满足那些关注地球资源和环境问题用户的要求。

ASTER数据产品及价目 

产品

代号

名称

说明

分辨率

价格/景

标

准

产

品

Level1A

Level1A

本产品系已提取数据并已排列对齐。

没做几何校正及辐射校正，但这些数据都附带着相关系数。

本产品没有地图投影

V（15米）S（30米）T（90米）

600元

Level1B

Level1B

本产品系把Level1A数据做了几何校正及辐射校正后所得，本产品的地图投影是在把1A做成2A时选用的地图投影。

可以利用本产品中图像数据的数字值（DN值）得到一些物理量诸如辐射值、温度等

V（15米）S（30米）T（90米）

600元

2A02

相对波谱反射系数

本产品系去相关、拉伸的ASTERTIR数据。

所以本产品增强了本来在TIR图像中微弱的发射系数的变化。

90米

600元

2A03V

相对波谱反射系数VNIR

本产品是去相关、拉伸的ASTERVNIR数据，反射系数的变化得到了增强

15米

600元

2A03S

相对波谱反射系数SWIR

本产品是去相关、拉伸的ASTERSWIR数据，反射系数的变化得到了增强

30米

600元

2B01V

地表辐射系数VNIR

本产品系在对ASTERVNIR数据加大气校正后得到。

15米

600元

2B01S

地表辐射系数SWIR

本产品系在对ASTERSWIR数据加大气校正后得到。

30米

600元

2B01T

地表辐射系数TIR

本产品系在对ASTERTIR数据加大气校正后得到。

90米

600元

2B05V

地表反射系数VNIR

本产品的地表反射系数是对ASTERVNIR数据加上大气校正后得到的地表辐射系数

15米

600元

2B05S

地表反射系数SWIR

本产品的地表反射系数是对ASTERSWIR数据加上大气校正后得到的地表辐射系数

30米

600元

2B03

地表温度

本产品内含地表温度系数是从5个红外波段数据，经大气校正了的地表辐射系数TIR（2801T），并经温度—发射系数分离，计算后得到的。

T（90米）

600元

2B04

地表发射率

本产品内含地表发射系数是从5个红外波段数据，经大气校正了的地表辐射系数TIR（2801T），并经温度—发射系数分离，计算后得到的。

T（90米）

600元

产品

代号

名称

说明

分辨率

价格/景

非

标

准

3A01

正射图像

本产品是正射ASTER图像，用相对DEM（4A01）数据产生的。

本数据没有高程差别引起的地理畸变。

对应于每个象元的地理位置的高程数据都附在本产品后。

V（15米）+DTMS（30米）+DTMT（90米）+DTM

1200元

4A01

相对DEM

本产品是相对高程数据，这些数据是从VNIR3N（星下观测）及3B（向后观测）波段数据所构成立体数据提取的。

Z（默认值30米）

600元

2.Hyperion 数据源简介

 1.EO-1卫星平台简介

  Hyperion传感器搭载于EO--1卫星平台，EO-1（EarthObserving-1）是美国NASA面向21世纪为接替LandSat-7而研制的新型地球观测卫星，于2000年11月发射升空，其卫星轨道参数与LandSat-7卫星的轨道参数接近，之所以设计相同轨道，目的是为了使EO-1和LandSat-7两颗星的图像每天至少有1~4景重叠，以便进行比对。

传统的陆地资源卫星只提供为数不多的七个多光谱波段，远远不能满足各种实际应用的需要，因此美国地质调查局（USGS）与美国宇航局（NASA）合作发射了EO-1卫星，并在该卫星上搭载了三种传感器分别是ALI（theAdvancedLandImager）,Hyperion,LEISA（theLinearEtalonImagingSpectrometerArray）AtmosphericCorrector。

  Hyperion是第一个星载民用成像光谱仪，采用了谱像合一技术为使用者提供了242个波段，光谱范围覆盖355~2577nm（Hyperion数据的三位光谱剖面图见（下图），传感器空间分辨率30米。

Hyperion数据是经过同一平台的LEISA传感器进行了校正。

到目前为止除了这一台以外，世界上还有2台类似这样的仪器：

MODIS（中分辨率成像光谱仪），装在EOSTerra卫星上；FTHSI（傅里叶转换超光谱成像仪），装在美国空军的MightySat-2.1卫星上。

由于其正处于试验阶段所以一景数据的地面覆盖范围为7.7公里长42公里宽。

利用Hyperion的高光谱特性可以实现精确的估计农业产量、地质填图、精确制图，在采矿、地质、森林、农业以及环境保护领域有着广泛的应用前景。

2.Hyperion产品分级

   Hyperion产品分为两级：

Level0和Level1。

Level0是原始数据，仅用来生产成L1产品，用户使用的是Level1。

HyperionL1数据又可以分为L1A、L1B和L1R三种。

其中2002年之前处理的数据为L1A，L1R产品是美国地质调查局（USGS）经辐射校正得到的。

L1A数据没有纠正VNIR与SWIR之间的空间错位问题L1B、L1R将此问题改正并经过初步的星上定标校正。

但均没有经过几何校正，没有地理参考。

还有一种说法：

L1级数据又根据层次划分为：

L1R、L1Gs和L1Gst。

具体的区别见下表：

3.Hyperion产品存储格式及命名规则

  Hyperion图像文件存储使用HDF（HierarchicalDataFormat）格式，波段存储格式为BIL，包括有5个数据集：

图像数据（ImageData）、波谱的中心波长数据（SpectralCenterWavelengths）、波谱带宽数据（SpectralBandwidths）、传感器的增益系数数据（GainCoefficients）以及标识数据（FlagMask）。

标识数据是为了提供已经无法使用的或出问题的探测器。

  HyperionLevel1R数据文件命名具有一定的规则：

  EO1表示卫星的名字；S表示传感器，其中H=Hyperion，A=ALI；PPP表示成像目标物所处的WRS系统轨道；RRR表示成像目标物所处的WRS系统的行；YYYY表示成像时的年份；DDD表示成像是处于该年中的第几天；第1个X表示Hyperion传感器的状态，第2个X表示ALI传感器的状态，第3个传感器表示LAC传感器的状态，其中0表示关，1表示开；M表示点模式（P=pointedwithincurrentpath/row;K=pointedoutsidecurrentpath/row）；L表示一景的长度（F=fullscene;P=partialscene）；GGG表示地面接收站；VV表示解译图号。

4.Hyperion产品波段设置

  Hyperion是以推扫方式获得方式获取可见光近红外（VNIR）和短波红外（SWIR）光谱数据。

在可见光近红外（356~1085nm）和短波红外区（852~2577nm），分别用2套敏感元件收集信号。

在可见光——近红外和短波红外区间存在20个通道的重叠区，由于紫光和短波红外两端有些通道响应度低，数据利用价值不大，在系统处理时仅对198个波段做了辐射校正，即：

可见光近红外区的第8~57波段，短波红外区的第77~224通道。

由于VNIR56~57与SWIR77~78重叠，且前者比后者信噪比要高，所以一般只用VNIR56~57，而不用SWIR77~78。

所以实际上只有196个波段（见下图），没有经过校正的波段设置为0值。

3.sar数据简介

 一、Sar数据的组织

  遥感图像，特别是Sar图像常用的数据组织方式是数据＋头文件。

即数据文件只存储二进制数据，比如一幅图像有m行，n列，每个像元用一个浮点数表示，那么这个数据文件就只存m*n个浮点数。

因此，光有数据文件有时候很难显示一幅图像，因为你不知道数据是如何组织的，你甚至不知道图像有多少行，多少列。

当然，有时候也是可以猜出来的。

另外一个文件是头文件，里面存储是文本信息，又可称之为元数据。

里面包含可能有图像大小，数据组织方式，轨道信息，坐标信息等等。

二，五种常用数据格式

COMPLEX_DATA：

复数数据，比如一个复数占用8Byte，则实部和虚部各占4Byte，即一个复数由两个浮点数组成。

存储的时候，将复数挨个存，即

REAL,IMG,REAL,IMG...

ALT_LINE_DATA：

各波段按行存储，alternatinglines，又称BIL（bandinterleavedbyline）。

按顺序存完每个波段的同一行，再接下来存下一行，以3波段为例，假设图像大小为3*3：

ALT_SAMPLE_DATA：

各波波按像元存储，alternationsample，又称BIP（bandinterleavedbypixel）。

按顺序存完每个波段的某个像元，再接下来存储下一像元，仍以3波段为例，假设图像大小为3*3：

ALT_BAND_DATA：

即各波段按次序存储，又称BSQ（bandsequental）。

存完第一波段，存第二波段，再存第三波段。

以3波段为例，假设图像大小为3*3：

FLOAT_DATA：

浮点数据。

事实上，图像要么是整数数据，要么是浮点数据。

这里的FLOAT_DATA主要指只有一个波段。

三，常用的文件格式

*.raw：

二进制原始数据。

像元的值可能是整数。

*.int：

干涉图像。

像元一般是复数，也就是8Byte的复数，由两个4Byte的浮点数组成。

*.amp：

幅度图像，即形成干涉图像的两幅复数图像的幅度值，因此，一幅干涉图对应两幅幅度图像。

这两个图像有时候放在一个文件中，分波段存储（一般是BIP），有时候放在两个文件中。

*.slc：

即single-lookcomplex，一幅单视复数图像。

两幅这样的图像就可以生成干涉图了。

*.cor：

相干性数据。

可能是FLOAT_DATA，存储一个波段，也可能是ALT_LINE_DATA（即BIL），存储多个波段。

     随着以ALOS-PALSAR，TerraSAR-X，RadarSat-2为代表的第二代SAR卫星系统的相继发射成功，其数据也陆续开始向用户分发，星载SAR数据日益丰富的同时，其格式也呈现多样化的势态，不过个人认为以数据使用，共享的方便为目的，在目前众多的数据格式必然会相互借鉴各自的优势，最终形成一套如CEOS一样的数据格式规范。

对过去数据格式的总结，分析如今数据格式的特点，借鉴国外SAR数据产品发布的规范，将有利于制定出我国自己的SAR卫星数据产品规范等级，使其能为全球用户服务，从而提升我国遥感产品的竞争。

本数据格式的总结分两部分，这一部分着重介绍前一代星载SAR所产用的CEOS数据格式，下次将介绍新一代SAR的数据格式。

    第一代星载SAR系统主要是以ERS-1/2，RadarSat-1，JERS-1为代表，他们特点主要是单极化，成像模式比较单一，主要以strip的方式（RadarSat-1具有ScanSAR的工作模式），每次成像获得的数据集一般只有一个，在这种情况下，它们均采用了CEOS的SAR数据存储标准格式，拿到的数据产品一般包括4个文件：

DAT_01.001（数据文件），LEA_01.001（头文件），NUL_01.001（空文件）和VDF_01.001的卷文件，其中主要的信息存在DAT_01.001和LEA_01.001两个文件中，一个存储了实际获得的图像数据，一个保存图像获取时的卫星姿态参数以及图像本身的一些基本信息。

对于一般的用户而言，该属性文件虽然采用了ASCII码的方式存储，但是其内容依然晦涩———采用”记录（Record）——字段“的方式，在文件固定位置存放固定的信息，但是由于没有字段名称只有“值”，因此在没有用户手册的情况下很难明白其含义，都得借助专门的程序才能使普通用户阅读。

其次对于数据文件。

所记录的图像也是按其特有的方式存储，不方便用户的预览，即使是非SLC的幅度图象，也还得经过程序的转换。

    2002年ENVISAT卫星系统的成功发射，ASAR数据的成功获取分发，标志着星载SAR系统进入了一个新的发展阶段，随后2006年日本ALOS-PALSAR，2007年德国的TerraSAR-X，加拿大的RadarSAT-2，意大利的CosmoSkymMed成功入轨运行，则意味着新一代SAR系统的数据开始正式取代原星载SAR数据，成为以后一段时间对地观测主要SAR数据源。

这一阶段星载SAR数据的主要特点是多极化的数据获取能力，从ASAR的交替极化（两种极化数据的获取）到后来的全极化数据获取，使得卫星能在一个时刻同时获得一个区域的至少两组的数据集，因此新一代的SAR数据产品对于多数据集的存储给予了较多的关注，其次为了便于SAR数据的应用，在新一代SAR数据产品格式中强调了格式的通用性，下面对几种新星载SAR数据格式产品作简要介绍。

1）ENVISAT-ASAR：

作为ERS-1/2的后继星，采用了一种以.N1为后缀的文件格式，它将文件的属性新信息与数据合为一体，主要包括了MPH（一般头文件——对于所有产品文件），SPH（特殊信息头——针对各个产品文件）和数据集（dataset以及对