Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Интервью Джима Айронса - научного сотрудника проекта Landsat 8 - Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Landsat 7 , запущенный в 1999 г., является вторым по времени дополнением к программе Landsat.

Программа Landsat является самым продолжительным предприятием для приобретения спутниковых снимков на Земле . Это совместная программа NASA / USGS . 23 июля 1972 года был запущен спутник технологии земных ресурсов . В 1975 году он был переименован в Landsat 1. [1] Самый последний, Landsat 8 , был запущен 11 февраля 2013 года.

Инструменты спутников Landsat сделали миллионы изображений. Изображения, заархивированные в Соединенных Штатах и на приемных станциях Landsat по всему миру, являются уникальным ресурсом для исследования глобальных изменений и приложений в сельском хозяйстве , картографии , геологии , лесном хозяйстве , региональном планировании , наблюдении и образовании , и их можно просматривать в США. Сайт Геологической службы (USGS) "EarthExplorer". Данные Landsat 7 имеют восемь спектральных диапазонов с пространственным разрешением от 15 до 60 м (от 49 до 197 футов); временное разрешение16 дней. [2] Изображения Landsat обычно делятся на сцены для облегчения загрузки. Каждая сцена Landsat имеет длину около 115 миль и ширину 115 миль (или 100 морских миль в длину и 100 морских миль в ширину, или 185 километров в длину и 185 километров в ширину).

История [ править ]

Спутниковый снимок Калькутты в смоделированных цветах, сделанный спутником НАСА Landsat 7.

Компания Hughes Aircraft из Исследовательского центра Санта-Барбары инициировала, спроектировала и изготовила первые три мультиспектральных сканера (MSS) в 1969 году. Первый прототип MSS был построен в течение девяти месяцев, осенью 1970 года. Он был испытан путем сканирования Half Dome в Йосемитский национальный парк .

Работая в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, Валери Л. Томас руководила разработкой первых программных систем обработки изображений Landsat и стала постоянным экспертом по компьютерным совместимым лентам, или CCT, которые использовались для хранения ранних изображений Landsat. Томас был одним из специалистов по обработке изображений, которые содействовали амбициозному эксперименту по инвентаризации сельскохозяйственных культур на больших территориях, известному как LACIE - проекту, который впервые показал, что глобальный мониторинг сельскохозяйственных культур может осуществляться с помощью спутниковых снимков Landsat. [3]

Первоначально эта программа называлась «Программа спутников технологии земных ресурсов», которая использовалась с 1966 по 1975 год. В 1975 году название было изменено на Landsat. В 1979 году президентский указ президента США Джимми Картера 54 [4] [5] передал операции Landsat из НАСА в Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), рекомендовал разработать долгосрочную операционную систему с четырьмя дополнительными спутниками помимо Landsat. 3, и рекомендовал перейти на использование Landsat в частном секторе. Это произошло в 1985 году, когда компания Earth Observation Satellite Company (EOSAT), партнерство Hughes Aircraft Company и RCA, был выбран NOAA для эксплуатации системы Landsat с десятилетним контрактом. EOSAT управлял спутниками Landsat 4 и Landsat 5, имел исключительные права на продажу данных Landsat и должен был построить спутники Landsat 6 и 7.

В 1989 году этот переход не был полностью завершен, когда финансирование NOAA для программы Landsat должно было закончиться (NOAA не запрашивало никакого финансирования, а Конгресс США выделил только шесть месяцев финансирования на финансовый год) [6] и NOAA приказал отключить спутники Landsat 4 и Landsat 5. [7]

Глава недавно сформированного Национального космического совета , вице-президент Дэн Куэйл , обратил внимание на ситуацию и организовал чрезвычайное финансирование, которое позволило продолжить программу с сохранением архивов данных. [6] [7] [8] [9]

И снова в 1990 и 1991 годах Конгресс предоставил NOAA только половину годового финансирования, попросив агентства, которые использовали данные Landsat, предоставить финансирование на остальные шесть месяцев следующего года. [6]

В 1992 году были предприняты различные попытки обеспечить финансирование для отслеживания спутников Landsat и продолжения работы, но к концу года EOSAT прекратил обработку данных Landsat. Landsat 6 был наконец запущен 5 октября 1993 года, но был потерян в результате неудачного запуска. Обработка данных Landsat 4 и 5 была возобновлена ​​EOSAT в 1994 году. НАСА наконец запустило Landsat 7 15 апреля 1999 года.

Ценность программы Landsat была признана Конгрессом в октябре 1992 года, когда он принял Закон о политике в области дистанционного зондирования Земли (публичный закон 102-555), разрешающий закупку Landsat 7 и гарантирующий постоянную доступность цифровых данных и изображений Landsat, как минимум. возможная стоимость для традиционных и новых пользователей данных.

Спутниковая хронология [ править ]

График

Пространственное и спектральное разрешение [ править ]

На спутниках Landsat 1–5 был установлен многоспектральный сканер Landsat (MSS). На спутниках Landsat 4 и 5 были инструменты MSS и Thematic Mapper (TM). Landsat 7 использует сканер Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +). Landsat 8 использует два прибора: Operational Land Imager (OLI) для оптических диапазонов и инфракрасный датчик (TIRS) для тепловых диапазонов. Обозначения полос, полосы пропускания и размеры пикселей для инструментов Landsat: [16]

* Исходный размер пикселя MSS составлял 79 x 57 метров; производственные системы теперь передискретизируют данные до 60 метров.

* TM Band 6 был получен с разрешением 120 метров, но результаты пересчитываются до 30-метровых пикселей.

* ETM + Band 6 получен с разрешением 60 метров, но продукты пересчитываются до 30-метровых пикселей.

* Полосы TIRS получены с разрешением 100 метров, но в поставляемом продукте данных передискретизируется до 30 метров.

Здесь визуально отображается размещение спектральной полосы для каждого датчика [1] .

Детали конструкции датчика [ править ]

Составное изображение острова Гавайи в ложных цветах (обработанное для имитации истинных цветов) было построено на основе данных, собранных в период с 1999 по 2001 год прибором Enhanced Thematic Mapper plus (ETM +), летавшим на борту спутника Landsat 8 . Данные Landsat были обработаны Национальным управлением океанографии и атмосферы (NOAA) для разработки карты почвенного покрова. Черные области на острове (на этой сцене), которые напоминают пару обожженных на солнце пальмовых листьев, представляют собой затвердевшие потоки лавы, образованные действующим вулканом Мауна-Лоа . К северу от Мауна-Лоа находится дремлющая сероватая Мауна-Кеа.вулкан, который не извергался примерно 3500 лет. Тонкий сероватый столб дыма виден возле юго-восточного берега острова, поднимающийся над Килауэа - самым активным вулканом на Земле . Сильные дожди и плодородная вулканическая почва дали начало пышным тропическим лесам Гавайев, которые на снимке выглядят как сплошные темно-зеленые области. Светло-зеленые неоднородные участки у побережья, скорее всего, представляют собой плантации сахарного тростника, ананасовые фермы и населенные пункты.

Многоспектральный сканер (MSS) , на борту миссии Landsat с 1 по 5 было 230 мм (9,1 дюйма) плавленого кварца ужин пластины зеркала эпоксидной связан с тремя инварных касательных решеткой крепится к основанию с щ / Au паяных инварного кадра в Serrurier фермы , который был устроен с четырьмя «звеньями Хоббса» (задуманный доктором Греггом Хоббсом), пересекающимися в середине фермы. Эта конструкция гарантировала, что вторичное зеркало будет просто колебаться вокруг главной оптической оси, чтобы поддерживать фокус, несмотря на вибрацию, присущую 360-миллиметровому (14- дюймовому ) бериллиевому сканирующему зеркалу. Это инженерное решение позволило США разработать LANDSAT как минимум на пять лет раньше, чем французский SPOT., которая впервые использовала матрицы устройств с зарядовой связью (ПЗС) для наблюдения без сканера. Однако цены на данные LANDSAT выросли с 250 долларов США за компьютерную ленту с данными и 10 долларов США за черно-белую печать до 4400 долларов США за ленту с данными и 2700 долларов США за черно-белую печать к 1984 году, что сделало данные SPOT гораздо более доступными. опция для данных спутниковой съемки. Это было прямым результатом усилий по коммерциализации, начатых при администрации Картера [5], хотя, наконец, завершенных при администрации Рейгана . [18]

MSS FPA, или матрица фокальной плоскости, состояла из 24 квадратных оптических волокон, экструдированных до квадратных концов волокон до 0,005 мм (0,00020 дюйма) в матрице 4 x 6 для сканирования по траектории космического корабля Nimbus под углом ± 6 ° при сканировании спутника. на 90-минутной полярной орбите , следовательно, он был запущен с базы ВВС Ванденберг . Волоконно - оптический пучок был встроен в волоконно - оптической пластине , чтобы быть прекращено в реле оптического устройства , которое передало сигнал конца волокна на в шесть фотодиодов и 18 ФЭУ , которые были выстроены поперек 7,6 мм (0,30 дюйма) алюминияпластина для инструментов с балансировкой веса датчика и телескопа 230 мм (9,1 дюйма) на противоположной стороне. Эта основная пластина была собрана на раме, а затем прикреплена к покрытому серебром магниевому корпусу с помощью винтовых креплений.

Ключом к успеху мультиспектрального сканера был сканирующий монитор, установленный на нижней части магниевого корпуса. Он состоял из диодного источника света и датчика, установленного на концах четырех плоских зеркал, которые были наклонены так, чтобы лучу потребовалось 14 отскоков, чтобы отразить длину трех зеркал от источника к отправителю. Луч попал в бериллиевое сканирующее зеркало восемь раз и восемь раз отразился от плоских зеркал. Луч воспринимал только три положения: оба конца сканирования и середину сканирования, но интерполяцией между этими положениями было все, что требовалось для определения того, куда был направлен многоспектральный сканер. Используя информацию монитора сканирования, данные сканирования можно откалибровать для правильного отображения на карте.

Использование изображений Landsat [ править ]

Одно из больших преимуществ дистанционного зондирования заключается в том, что оно предоставляет данные на более широком и глобальном уровне, которые невозможно собрать при использовании обычного оборудования. Однако существует компромисс между местными деталями измерений и масштабом измеряемой области по сравнению с использованием других методов дистанционного зондирования, таких как аэрофотоснимки.

Дистанционное зондирование предоставляет информацию о географических пространствах, таких как экосистемы, что позволяет ученым прогнозировать распространение видов, а также обнаруживать как естественные, так и антропогенные изменения в большем масштабе, чем традиционные данные, предоставляемые полевыми работами. Он также представляет данные более точно, чем модели, полученные в результате полевых работ. Различные диапазоны в Landsat с разнообразным спектральным диапазоном обеспечивают различные применения. Снимки Landsat и спутниковые данные в целом находят широкое и разнообразное применение - от экологии до геополитики. Определение земного покрова стало очень распространенным использованием изображений Landsat и изображений, полученных с помощью дистанционного зондирования, по всему миру.

Управление природными ресурсами [ править ]

Агропромышленность [ править ]

В 1975 году одним из возможных применений новых спутниковых снимков было обнаружение высокопродуктивных рыбопромысловых районов. Посредством Landsat Menhaden и Thread Investigation некоторые спутниковые данные восточной части пролива Миссисипи и данные другого района у побережья Луизианы были обработаны с помощью алгоритмов классификации , чтобы оценить эти районы как зоны рыболовства с высокой и низкой вероятностью, эти алгоритмы дали результат классификация, которая была подтверждена измерениями на месте - с точностью более 80% и обнаружила, что цвет воды, как видно из космоса, и мутность значительно коррелируют с распределением менхадена- в то время как температура поверхности и соленость не являются существенными факторами. Цвет воды - измеренный с помощью мультиспектральных сканеров в четырех спектральных полосах, использовался для определения хлорофилла , мутности и, возможно, распределения рыб. [19]

Лесное хозяйство [ править ]

Экологическое исследование использовало 16 орто-выпрямляются Landsat изображений для создания растительного покрова карты Мозамбик «s мангровых лесов. Основная цель состояла в том, чтобы измерить мангровый покров и надземную биомассу в этой зоне, которую до сих пор можно было только оценить, с точностью 93% было установлено, что площадь покрытия составляет 2909 квадратных километров (на 27% меньше, чем предыдущие оценки). Кроме того, исследование помогло подтвердить, что геологические условия имеют большее влияние на распределение биомассы, чем одна только широта - площадь мангровых зарослей простирается на 16 ° широты, но на объем биомассы более сильно влияют географические условия. [20]

Изменение климата и экологические катастрофы [ править ]

Высыхание Аральского моря [ править ]

Высыхание Аральского моря было описано как «одна из самых страшных экологических катастроф на планете». Снимки Landsat использовались в качестве записи для количественной оценки потерь воды и изменений береговой линии. Спутниковые изображения оказывают большее влияние на людей, чем просто слова, и это показывает важность изображений Landsat и спутниковых изображений в целом. [21]

Исторические пожары Йеллоустонского парка [ править ]

В Йеллоустоун пожары 1988 годабыли худшими в зарегистрированной истории национального парка. Они продолжались с 14 июня по 11 сентября 1988 года, когда дождь и снег помогли остановить распространение пожаров. Площадь, пострадавшая от пожара, составила 3 ​​213 квадратных километров - 36% парка. Для оценки площади использовались снимки Landsat, которые также помогли определить причины, по которым пожар распространился так быстро. Историческая засуха и значительное количество ударов молний были одними из факторов, которые создали условия для массового пожара, но антропогенные действия усугубили катастрофу. На изображениях, сделанных до пожара, есть очевидная разница между землями, на которых изображена практика сохранения, и землями, на которых показаны сплошные рубки для производства древесины. Эти два типа земель по-разному реагировали на воздействие пожаров,и считается, что это был важный фактор в поведении лесного пожара. Изображения Landsat и спутниковые изображения в целом способствовали пониманию науки о пожарах; пожарная опасность, поведение при лесных пожарах и последствия лесных пожаров на определенных территориях. Это помогло понять, как различные элементы и растительность разжигают огонь, изменяют температуру и влияют на скорость разбрасывания.

Отступление ледника [ править ]

Серийный характер миссий Landsat и тот факт, что это самая продолжительная спутниковая программа, дает ему уникальные возможности для получения информации о Земле. Крупномасштабное отступление ледников можно проследить до предыдущих миссий Landsat, и эту информацию можно использовать для получения знаний об изменении климата. Ледник Колумбия отступление, например, можно наблюдать в ложно-композитных изображений , так как Landsat 4 в 1986 г. [22]Снимки Landsat дают покадровую серию изображений развития. В частности, человеческое развитие можно измерить по размеру города, который со временем растет. Помимо оценок численности населения и потребления энергии, снимки Landsat дают представление о типе городского развития и изучают аспекты социальных и политических изменений через видимые изменения. В Пекине, например, серия кольцевых дорог начала развиваться в 1980-х годах после экономической реформы 1970 года, и в эти периоды времени изменение темпов застройки и темпов строительства ускорилось. [22]

Открытие новых видов [ править ]

В 2005 году изображения Landsat помогли обнаружить новые виды. Ученый-эколог Джулиан Бейлисс хотел найти районы, которые потенциально могут стать заповедными лесами, с помощью спутниковых снимков Landsat. Бейлисс видел участок в Мозамбике, о котором до сих пор не было подробной информации. Во время разведывательной поездки он обнаружил большое разнообразие диких животных, а также три новых вида бабочек и новый вид змей. После своего открытия он продолжил изучение этого леса и смог составить карту и определить его протяженность. [23]

Будущее [ править ]

Landsat 8 , запущенный 11 февраля 2013 года, является самым последним спутником серии Landsat. Он был запущен на Atlas V 401 с базы ВВС Ванденберг в рамках программы Launch Services . Он будет продолжать получать ценные данные и изображения, которые будут использоваться в сельском хозяйстве, образовании, бизнесе, науке и правительстве. Новый спутник был собран в Аризоне компанией Orbital Sciences Corporation .

Предварительное планирование для Landsat 9 началось , хотя его будущее остается неопределенным. [24] В ходе финансового планирования на 2014 финансовый год «присваиватели упрекали НАСА в нереалистичных ожиданиях, что Landsat 9 будет стоить 1 миллиард долларов США, и ограничили расходы на уровне 650 миллионов долларов США», согласно отчету Исследовательской службы Конгресса США . Ассигнователи Сената США посоветовали НАСА запланировать запуск не позднее 2020 года. [5] В апреле 2015 года НАСА и Геологическая служба США объявили о начале работы над спутником Landsat 9, при этом финансирование спутника выделено в президентском бюджете на 2016 финансовый год. запланированный запуск в 2023 году. [25]Также было предложено финансирование разработки недорогого автономного спутника с тепловым инфракрасным излучением (TIR) ​​для запуска в 2019 году, чтобы обеспечить непрерывность данных за счет полета в строю с Landsat 8. [25]

Воспроизвести медиа
Таймлапс прибора теплового инфракрасного датчика (TIRS) для Landsat 8, который очищается, упаковывается в пакеты и упаковывается для отправки в Orbital Sciences Corp, где TIRS будет интегрирован с космическим кораблем.
Воспроизвести медиа
Анимация, показывающая, как можно комбинировать разные диапазоны LDCM для получения различной информации над Эверглейдс Флориды .
Снимок экрана с телевизора NASA, на котором показан Atlas V во время запуска Landsat 8.

См. Также [ править ]

  • Спутник наблюдения Земли
  • Географическая информационная система
  • Ортофото , скорректированное для однородного масштаба, как карта
  • Дистанционное зондирование

Ссылки [ править ]

  1. ^ Шорт, Н.М. «Учебное пособие по LANDSAT: основы спутникового дистанционного зондирования». Справочная публикация НАСА 1078 . НАСА. ЛВП : 2060/19830002188 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  2. ^ Программа Landsat - Технические подробности Архивировано 01 мая 2010 г. на Wayback Machine Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  3. ^ Наука NASA Landsat, Лицо за изображениями Landsat: Знакомьтесь, доктор Валери Л. Томас Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  4. ^ "Президентская директива 54" (PDF) . jimmycarterlibrary.gov . Библиотека Джимми Картера. 16 ноября 1979. Архивировано из оригинального (PDF) на 30 января 2017 года . Проверено 18 апреля 2017 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  5. ^ a b c Фолгер, Питер (27 октября 2014 г.). «Ландсат: обзор и проблемы для Конгресса» (PDF) . fas.org . Исследовательская служба Конгресса . Проверено 18 апреля 2017 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  6. ^ a b c Гринберг, Джоэл С .; Герцфельд, Генри (1992). Экономика космоса . AIAA (Американский институт аэронавтики и астронавтики). п. 372. ISBN. 978-1-56347-042-4.
  7. ^ a b «Правительство отключает два спутника, угрожая рабочими местами» . Ellensburg Daily Record . United Press International (UPI). 3 марта 1989 . Проверено 19 мая 2010 года .
  8. ^ "Куэйл поддерживает спутниковую программу" . Sun Journal (Льюистон) . Ассошиэйтед Пресс. 7 марта 1989 . Проверено 19 мая 2010 года .
  9. Уилфорд, Джон Нобл (17 марта 1989 г.). «США останавливают план по отключению спутников Landsat» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 19 мая 2010 года .
  10. ^ "Исторический конец миссии Landsat 5 - Наука Landsat" .
  11. ^ "Landsat Science" . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  12. ^ "Landsat 7 - Landsat Science" . landsat.gsfc.nasa.gov . Проверено 19 марта 2017 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  13. ^ "Данные Landsat 8 уже доступны!" . USGS. Архивировано из оригинала на 5 июня 2013 года . Проверено 30 мая 2013 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  14. ^ "Landsat 8 - Landsat Science" . landsat.gsfc.nasa.gov . НАСА . Проверено 19 марта 2017 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  15. ^ "Ландсат 9" . НАСА Landsat Science . Проверено 21 декабря +2016 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  16. ^ "Каковы обозначения диапазонов для спутников Landsat? | Landsat Missions" . landsat.usgs.gov . Архивировано из оригинала 22 января 2017 года . Проверено 29 января 2019 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  17. ^ Барси, Юлия А .; Ли, Кентон; Кваран, Гейр; Маркхэм, Брайан Л .; Педелти, Джеффри А. (октябрь 2014 г.). "Спектральный отклик оперативного наземного тепловизора Landsat-8" . Дистанционное зондирование . 6 (10): 10232–10251. Bibcode : 2014RemS .... 610232B . DOI : 10,3390 / rs61010232 .
  18. ^ "Отказ Landsat 6 оставляет многих исследователей в подвешенном состоянии" . Ученый (журнал).
  19. ^ Кеммерер, Эндрю (март 2017). «Поиск рыбы с помощью спутников» (PDF) . NOAA. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  20. ^ Fatoyinbo, Temilola (март 2017). «Оценка в масштабе ландшафта, высоты, биомассы и углерода мангровых лесов Мозамбика с использованием данных о высоте полета Landsat ETM + и Shuttle Radar Topography». Журнал геофизических исследований: биогеонауки . 113 . DOI : 10.1029 / 2007JG000551 .
  21. ^ Мейсон, Бетси (март 2017). «Наиболее исторически значимые изображения Земли из космоса со спутника Landsat» . Проводной .
  22. ^ а б Рэй, Рам, изд. (19 ноября 2020 г.), Оползни - расследование и мониторинг , IntechOpen, ISBN 978-1-78985-824-2
  23. ^ "Снимки Landsat ведут к открытию новых видов - науке Landsat" . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  24. ^ "Неопределенное финансирование ставит под угрозу спутники наземной съемки США" . ENS.
  25. ^ a b Нортон, Карен (16 апреля 2015 г.). «НАСА и Геологическая служба США начинают работу над спутником Landsat 9» .

Внешние ссылки [ править ]

  • Домашняя страница Landsat USGS
  • Домашняя страница Landsat NASA
  • Работы Landsat в Project Gutenberg
  • Снимки Landsat, полученные от GLOVIS и Global Land Cover Facility
  • Мозаичные изображения Landsat из проекта WELD .