主题：【原创】拜年贴：四十年来家国，三万里地山河 -- 竹片
家园 【原创】拜年贴：四十年来家国，三万里地山河 如果问大家1972年发生了什么大事，估计河里的大部分都会记起尼克松访华，
外链图片需谨慎，可能会被源头改欧洲人一定会记起慕尼黑人质事件
外链图片需谨慎，可能会被源头改。相比之下，在7月发射的一颗小卫星实在不值一提。可有谁知道，在7月23日NASA发射的一颗陆地卫星（LandSat，又称地球资源卫星），拉开了一场人类有史以来最长时间的对地全球观测计划。人类对生态系统的影响，在照片下一览无余。这张照片就显示了三峡大坝的建立前后，周边地表状况的变化：
外链图片需谨慎，可能会被源头改时至今日，这个计划已经进行了超过四十年，收集了关于地球表面陆地变化的第一手资料。百度上的资料相当简略，在下由于工作原因，对此略有涉猎，就在新年之际，在河里摆个小摊，讨几朵花过节。由于我不是遥感专业，此文不注重卫星参数等专业问题，而且所有的信息都来于英文的公开资料，为避免翻译上的误解，使用了一些常用的英文缩写，
欢迎大家转载，注明西西河即可。
一 陆地卫星计划简介
在1966年，当该计划被启动时，被称为地球资源技术卫星计划Earth Resources Technology Satellite (ERTS) ，但在1975年更名为Landsat，中文译为地球资源卫星，也有译为陆地卫星的。不过个人以为陆地卫星更贴切，主要是它提供3种可见光波段和3种红外波段的陆地卫星照片，这些照片不仅可用于资源调查，也可用于地表变化的研究。由于这一计划始于1972年，它提供了非常宝贵的长期变化资料。比如下面这几张图显示了咸海从1977到2009年间的变化。
外链图片需谨慎，可能会被源头改从1960年到1998年，咸海面积减少了近60%，总水量减少了80%，从照片上看极为显著。
虽然这是一个卫星计划，但提出这一计划的是与卫星毫无关联的美国地质调查局（USGS）。当这一计划最早于1965年提出时，如同其他的新计划一样，遭到了强烈反对。预算局认为这一计划毫无必要，地球的遥感资料从高空的飞机上就可以获得，使用卫星将是财政上的额外负担。同时，国防部担心，民用卫星计划会损害他们的侦察任务的保密性。此外，卫星可以毫无阻碍的拍摄任何一个国家而不需得到所在国家的批准，这是否会带来地缘政治问题上也未可知。1966年，美国地质调查局说服了内政部长Stewart。内政部（DOI）宣布，如果NASA不愿意，内政部将继续进行自己的地球观测卫星计划。这个精明的政治噱头促使了美国航空航天局（NASA）加快建设。但是，预算限制和应用机构（特别是美国农业部（USDA）和内政部）在传感器上的分歧再次阻碍了卫星的施工。最后，在1970年，美国航空航天局终于获取了这一卫星计划的通行许可。值得注意的是，在仅仅两年内，LandSat1推出，预示着一个新时代开始，从高空遥感到空间遥感的迈进。
早期的LandSat是在气象卫星的平台上开发的。在1979年，卡特总统指令从NASA转让到美国国家海洋和大气管理局（NOAA），试图将其发展为气象卫星一样的长期的业务系统。计划中将建立LandSat3以后的四颗额外卫星并将其过渡到私营部门运作。在1985年，一家由休斯飞机公司和RCA联合组建的地球观测卫星公司（EOSAT），被NOAA选为私营部门的合作伙伴。EOSAT获得了一个10年的合同，负责Landsat4和5的发射，有Landsat数据的独家经营权，并可以建立Landsats 6和7。
如果这一计划顺利的话，LandSat可能在华尔街上市但绝不会在科研界有如此大的影响力。一个原因，是当时的卫星图片太贵了，从而限制了大家对它的使用。在1989年，这一过渡尚未完全完成时，NOAA的资金没有了（国会只拨给NOAA当年资金的一半）并指示关闭Landsats 4和5。幸好新成立的国家空间委员会，老布什的副总统丹·奎尔，知晓了这一情况，并安排应急资金，使得计划继续运行并保证了数据档案的完整性。
同样在1990年和1991年，美国国会只拨给NOAA当年资金的一半，要求其他使用Landsat数据的部门提供所缺的资金。其他部门包括USGS和美国农业部（USDA）。1992年，虽然多方面的努力提供资金以维持的Landsat持续运行，但EOSAT还是在年底停止处理Landsat数据。看来没钱就是不行，私人公司是不会白打工的。在这种情况下，1993年10月5日发射的Landsat6以失败告终。虽然EOSAT在1994年恢复处理Landsat4和5的数据，但最后一颗LandSat7号是由NASA于1999年4月15日发射的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改四十年来家国，三万里地山河。高楼大厦连霄汉，森林草原作烟萝，几曾识干戈。
希望人类能与大自然和谐共处。
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外链图片需谨慎，可能会被源头改LDCM卫星的有效载荷包括两个科学仪器的实用陆地成像仪（Operational Land Imager ，OLI）和热红外的传感器（Thermal Infrared Sensor ，TIRS）。这两个传感器的空间分辨率在可见光，近红外和SWIR 为30米，在热辐射为100米和在全色波段为15米。LDCM光谱覆盖范围和辐射性能（准确度，动态范围和定位精度）的设计综合考虑了与历史上的陆地卫星数据相吻合以及近一步表征土地表征变化。LDCM的校准策略仍由美国地质调查局和美国航天局的协调进行。 LDCM每幅图片的大小是185公里的跨轨道宽度和180公里沿轨道长度，航天器的轨道高度是705公里，LDCM数据产品所需的制图精度为12米（包括地形效果补偿的影响）。LDCM在技术和性能上的比之前Landsat卫星有了很大的进步。OLI提供了两个新的光谱波段，一个是用于检测卷云而另一个是用于沿海区域的观测。TIRS则可以在热辐射区两个更窄的光谱波段收集数据, 而之前的Landsats 4 – 7在热辐射区仅有一个很宽的光谱波段。此外，LDCM可以每天返回400幅的数据到USGS的存档中（LandSat 7号是150幅），这使得捕捉陆地表面无云场景的可能性大大增加。
LDCM是美国航空航天局和美国地质调查局之间合作的成果。而两者是在之前陆地资源卫星任务中逐渐建立的伙伴关系，NASA在地球遥感平台方面的专业知识和USGS在地面档案数据和遥感数据处理的专业知识为两者提供了一个互惠互利的合作伙伴关系。
外链图片需谨慎，可能会被源头改美国航空航天局的LDCM责任包括根据美国地质调查局的需求开发遥感仪器和平台，以及选择合适的航天器和运载火箭，卫星上天后负责在轨验证和校准。NASA的戈达德太空飞行中心（GSFC）作为任务集成商与工程任务系统的领导者，负责与工业界一起完成LDCM的建造。
外链图片需谨慎，可能会被源头改TIRS就在戈达德中心内部建造，而提供发射服务的是肯尼迪航天中心。 LDCM任务的操作中心设在戈达德中心。
外链图片需谨慎，可能会被源头改美国地质调查局为LDCM提供的地面数据处理系统设在美国地质调查局的地球资源观测和科学中心（EROS）。美国地质调查局负责完成地面数据处理系统。美国地质调查局的飞行运营团队的资金通过的美国航空航天局的合同来提供。而美国地质调查局的资金用于LDCM的科学团队。这一方式可以保证NASA在卫星测控方面的主导性，也保证美国地质调查局在LDCM产品方面的主导性。美国地质调查局负责发射后的地面校准，卫星数据产品生成，以及数据归档的任务。
LDCM的总预算是不到4亿美元，如下表所示
FY 2010，FY 2011， FY 2012， FY 2013， FY 2014， FY 2015，FY 2016，Total（百万美元）
0.0， $166.0， $159.3， $54.7， $2.1， $2.1， $2.2， $386.4
LDCM与之前卫星的光谱区比较
外链图片需谨慎，可能会被源头改通宝推：里海虎,铁手,樱木花道,家园 结束语 草草结束了这一系列的介绍，希望对遥感有兴趣的河友有帮助。卫星遥感是一个很大的范围，我所接触的仅仅是陆地资源这一小块，其它象温雅颂提到的测绘卫星，以及NOAA负责的气象卫星，海洋卫星都属于不同的范围。卫星遥感同时又是一个系统工程，不仅卫星要上天，地面的校准和数据处理也要跟上。美国在这方面确实还处于领先地位，其中少不了华人的贡献。近来国内的工作也发展很快，也有不少海归的贡献。作为一个有领导作用的大国，中国在这方面的发展是必须的。象亚洲和非洲的许多发展中国家，没有能力组建地面系统对国内资源进行调查和监测，而卫星遥感就为他们提供了一个选择。目前仅有美国能提供全球可操作的卫星数据，希望中国在10-15年的时间内能赶上来。
- 复 结束语
家园 前两天，在某饭店正好遇上五院马世俊马老与一群老外 我们这群人中有与他熟悉的，马老过来与他握手。马老介绍这群老外是巴西的，与中方讨论中巴卫星深入合作的问题。据该同事讲，马老是中巴资源卫星合作的中方总指挥。
家园 中巴资源卫星基本是中国技术，巴西只要出钱就可以了。 家园 能否展开说说？ 顺便查了一下，2007年发射了中巴合作“资源一号”，2011年是资源一号”02C，去年是资源三号，为什么发射这么频繁？这些数据似乎都不公开。曾经听过中科院遥感所的一位访问学者的讲座，他提到过国内的遥感工作比较分散，没有象美国这样的大型数据中心，所以在数据的处理和发布上比较困难。象Landsat这样的项目，没有10几年的积累是做不好的。中科院遥感与数字地球研究院去年刚刚成立，就是合并了几个单位，团队的建设还需要一定时间。
- 复 能否展开说说？
家园 王顾左右而言他 我觉得我们几个好象都不是专业出身在乱侃。想想河里潜伏着n多牛人，说不定过几天上来嘲笑我们一把。如我以前提到的驿路梨花，可能就是中科院遥感所或相关单位的。
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好在我的专业与图像处理相关，所以还知道一些情况。如现在的名字n长的遥感所(百度一把不是研究院)是中科院对地观测中心与原来的遥感所合并而成。据说对地中心又是原来遥感所一个室分出去的，中科院这种单位之间分分合合应该是中科院的事，不一定能提高到国家级别上，现在民口遥感很分散，中科院应该是技术支撑单位，没听说是数据中心，减灾委、农业部、气象局等都有相关机构，但谁是核心单位，即官方数据中心没有公布。但军方我相信肯定有，因为这套体系是军方建立的，没有理由它不存贮备份。
- 复 能否展开说说？
家园 不算频繁 这种卫星寿命一般不到十年。资源一号肯定早已坠入大气层烧毁了。资源二号十几年前发射的，现在也已经完成使命了。资源三号是测绘卫星，用途跟前两号不一样。
家园 五，第三代的LandSat 6 和7 
外链图片需谨慎，可能会被源头改LandSat 6号卫星在轨运行的示意图。
在私有化之后EOSAT拥有的的第一颗卫星，在1993年10月5日发射后失败，没有达到获得轨道所需的速度。卫星与助推火箭顺利分离，但却没有进入轨道。经过一年半的调查，NOAA在1995年3月宣布故障原因是因为一只破裂的燃料管而导致火箭燃料无法输送到燃料室。此故障导致航天器失去动力
，从而无法积累足够的能量到达其计划的轨道高度。由于EOSAT仅负责卫星平台和仪器的制造，这一故障与私有化并无必然关联
。LandSat 6携带了增强型专题制图仪（ETM）。ETM传感器除了有与Landsats4和5上的TM仪器相同的7个光谱波段和空间分辨率之外，还包括空间分辨率为15米的第8波段。第八波段被称为锐化带或全色波段，它对从绿色到近红外波长的电磁波谱敏感。
1993年，失败的Landsat6，超出了他们的设计寿命的Landsats4和5，一个仍在计划中而遥遥无期的Landsat7，陆地资源卫星计划看起来马上就会有一个迫在眉睫的数据缺失阶段
。然而，（似乎是为了证明公有制的优越性
），在其顺利发射后就被宣布私有化的LANDSAT-5继续任劳任怨的工作着
，直到2013年1月。 
外链图片需谨慎，可能会被源头改5年后，政府全资拥有的Landsat 7号1999年4月15日由Delta-II运载火箭从加利福尼亚州范登堡空军基地发射成功。Landsat7号携带了增强型专题制图仪（ETM+）以取代在Landsats4和5上使用的专题制图工具。ETM+比其以前的设计增加了额外的功能，使得其为全球变化研究，土地覆盖监测和评估，以及大范围的制图提供了一个更灵活和有效的工具。
这些功能包括：
一个15米空间分辨率的全色波段
平台上有全开光圈，5％的绝对辐射校正功能。
一个60米空间分辨率的热红外频道
平台上的数据存储器
Landsat 7号是最精确的校准地球观测卫星，这是指它的测量与在地面上的测量相比是非常准确的。陆地卫星7号的传感器被称为“在以往任何轨道上的卫星仪器中最稳定，最有特征性的地球观测仪器。”Landsat 7号的严格的校正标准使得它可以为许多粗分辨率传感器提供验证标志。
出色的数据质量，统一的全球归档方案，和便宜的价格（600美元）使得Landsat 7号数据用户大量增加。
这个校准的胜利使得Landsat 7的任务进行的非常顺利，直到2003年5月，一个硬件组件故障导致Landsat 7号的图像数据在两侧的梯形空间上产生了丢失。这个硬件组件被称为扫描行校正器（scan line corrector，SLC）。
具体来说，ETM +光学系统包含扫描镜和扫描行校正器。扫描镜提供的与轨道垂直的扫描成像，而航天器在前进的同时提供了沿轨道方向的扫描。扫描线校正器（SLC）的组件被用于删除“之字形”的摄像视场的运动图的组合所产生的沿和跨轨道运动。当SLC不工作时，ETM +的地面轨迹呈现曲折之字形，如下图所示。
外链图片需谨慎，可能会被源头改SLC失败对一幅图像的两侧影响较大，对中心的图像质量影响较小，所以数据中的空隙呈现梯形。
外链图片需谨慎，可能会被源头改下图是在SLC失败之前和之后的对比：
外链图片需谨慎，可能会被源头改SLC失败6周后，USGS仍恢复了其全球土地调查任务，然而，故障已经影响了Landsat 7的成像。ETM +在这个SLC关机状态下，仍可以取得场景中约75％的数据。ETM +传感器，包括主镜的其余部分仍继续运作，并具有同样的高准确度和精密度，因此，图像的像素仍然具有准确的地理定位和光学校准。
为了满足用户的需要，在单个场景实现全覆盖，USGS试图合并多个时段的同一场景来解决SLC导致数据缺失。并在图像数据中设置一个二进制位掩码，以便用户能够确定任何给定像素的数据来源。USGS正在继续研究其他方法，以提供更好的合并的数据产品，并会继续提供这项工作的信息。
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外链图片需谨慎，可能会被源头改美国新奥尔良飓风过后
家园 题外话 终于快写完了
，虽然以翻译为主，但这些东西竟然断断续续写了两个月，实在是超出预期
。回头才发现自己的文笔如此不堪，文章味如嚼蜡，一点也不生动，看来要加强中文写作了。看看河中的大牛们，真不知是如何炼成的。感谢河友们的大力支持，奉献一张新鲜出炉的第四代LDCM影像（3月18日美国东部时间1点40拍摄的科罗拉多州Fort Collins）：
外链图片需谨慎，可能会被源头改此图像是用自然色标出，使用了光谱波段2（蓝色），3（绿），和4（红色）的数据创建的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改此图像是将光谱波段3（绿色），5（近红外），和7（短波红外线2）显示为蓝色，绿色和红色。
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