Landsat-8 (Ландсат-8)

Для получения данных со спутника LDCM задействованы три наземные станции, расположенные в г. Су-Фолз (шт. Южная Дакота), в Свалбарде (Норвегия) и Гилмор-Крик (шт. Аляска). Глобальный архив данных Landsat содержит покрытие практически всей поверхности Земли, причем некоторые регионы, в том числе и вся территория России, отсняты многократно. Ежесуточно на эти станции поступает до 400 изображений поверхности Земли, которые доступны пользователям в течение 24 часов.

Технические характеристики КА Landsat-8 (Ландсат-8)

Наименование КА	Landsat-8
Страна	США
Разработчики	Orbital Sciences Corporation (OSC) (США; быв. General DynamicsAdvanced Information Systems); Ball Aerospace (США)
Оператор	NASA, USGS (США)
Дата запуска	11.02.2013
Ракета-носитель (РН)	Atlas 5
Орбита: высота, км наклонение, град период обращения, мин количество витков в сутки время пересечения экватора, час	Солнечно-синхронная 705 98,2 98,9 14,6 10:05
Срок активного существования, лет	5
Мощность, Вт	4300
Масса КА, кг	2623
Период повторного наблюдения, сутки	16

Технические характеристики съемочной аппаратуры Landsat-8 (Ландсат-8)

Наименование съемочной аппаратуры	OLI и TIRS
Число элементов линейки	6000 (OLI; 18000 PAN), 1500 (TIRS)
Динамический диапазон, бит	12
Разрешение на местности, м	15 (PAN), 30 (VNIR,SWIR), 100 (TIR)
Ширина полосы съемки, км	185
Скорость передачи данных, Мбит/сек	265(OLI), 26,2(TIRS)

Спектральные каналы Landsat-8 (Ландсат-8)
Канал	Длины волн, мкм	Разрешение (размер 1 пикселя)
Диапазоны OLI (Operational Land Imager)
Канал 1 Побережья и аэрозоли (Coastal / Aerosol, New Deep Blue)	0.433 – 0.453	30 м
Канал 2 – Синий (Blue)	0.450 – 0.515	30 м
Канал 3 – Зелёный (Green)	0.525 – 0.600	30 м
Канал 4 – Красный (Red)	0.630 – 0.680	30 м
Канал 5 – Ближний ИК (Near Infrared, NIR)	0.845 – 0.885	30 м
Канал 6 – Ближний ИК (Short Wavelength Infrared, SWIR 2)	1.560 – 1.660	30 м
Канал 7 – Ближний ИК (Short Wavelength Infrared, SWIR 3)	2.100 – 2.300	30 м
Канал 8 – Панхроматический (Panchromatic, PAN)	0.500 – 0.680	15 м
Канал 9 – Перистые облака (Cirrus, SWIR)	1.360 – 1.390	30 м
Диапазоны TIRS (Thermal Infrared Sensor)
Канал 10 – Дальний ИК (Long Wavelength Infrared, TIR1)	10.30 – 11.30	100 м
Канал 11 – Дальний ИК (Long Wavelength Infrared, TIR2)	11.50 – 12.50	100 м

Ландсат-8 комбинация каналов

Каналы 2, 3 и 4 (синий, зеленый и красный) представляют видимую часть спектра. Сочетание каналов "Естественные цвета", обычно используемое в снимках, комбинирует эти каналы таким образом, чтобы изображение выглядело так, как его видит человеческий глаз. Далее мы изменим комбинацию каналов снимков, чтобы выделить пожары и сделать их очертания более различимыми. Рассмотрим некоторые из них:

Инфракрасный цвет

Данная комбинация строится из ближнего инфракрасного, красного и зеленого каналов (3, 4 и 5)


Рис.4. Космический снимок в Инфракрасном цвете

На этом снимке растительность показана красным. Обе области гарей показаны темно-коричневым. По сравнению с исходным изображением, гари видны более чётко, особенно Reynolds Creek к северу от озера. Но гарь Thompson всё ещё заслонена дымом. Теперь поэкспериментируем с комбинацией, использующей Коротковолновые инфракрасные каналы (6 и 7), которые проникают сквозь облака.

Поверхность суши/воды

Рис.5. Космический снимок в комбинации «Поверхность суши/воды»

Хотя основное предназначение данной комбинации разграничивать сушу и воду, она также проникает сквозь дымку (в данном случае дым). Теперь в окрестностях гари Thompson дыма почти не видно, и её границы видны гораздо чётче. Но выгоревшие территории показаны оранжевым, а окружающие горные склоны – жёлтым. Из-за этого гарь Reynolds Creek, которая распространена в горах, стало хуже видно.

Анализ растительности

Данная комбинация использует Красный, Ближний инфракрасный и Коротковолновый инфракрасный 1 каналы (4, 5, 6). Таким образом, здесь сочетается выделение растительности в Инфракрасном цвете и улучшенная проницаемость дымки из комбинации каналов Поверхность суши/Воды. Хотя вокруг гари Thompson видна небольшая дымка, а гарь Reynolds Creek местами сливается с горными склонами, эти проблемы не столь критичны, как в предыдущих комбинациях.

Рис.6 Космический снимок в комбинации «Анализ растительности»

Если бы можно было немного уменьшить дымку, то такое изображение лучше всего подошло для оцифровки гарей. Но ни одна из оставшихся предлагаемых по умолчанию комбинаций не сделает это лучше, чем уже просмотренные. Для того, чтобы изображение соответствовало нашим требованиям, создадим пользовательскую комбинацию каналов.

Создание пользовательской комбинации каналов Landsat-8

Комбинация «Анализ растительности» использует канал «Коротковолновый инфракрасный 1» для сокращения дымки и каналы «Ближний инфракрасный» и «Красный» для выделения растительности. Переключение «Коротковолнового инфракрасного 1» на «Коротковолновый инфракрасный 2» улучшит проникновение сквозь дымку (или облака). Также заменим «Красный» канал на «Синий» в данной комбинации. Изображение на карте слегка изменится. Дымка всё ещё видна, но существенно уменьшилась.

Рис.7 Космический снимок в пользовательской комбинации

И так, мы получили пользовательскую комбинацию каналов, на которой четко видны участки гари.

Теперь, чтобы оценить площади гари, воспользуемся уравнением для количественного определения выгоревших территорий. Это нормализованный индекс гарей (Normalized Burn Ratio – NBR). В нем для определения серьёзности гари математически сравниваются «ближний инфракрасный» и «коротковолновый инфракрасный 2» каналы (соответственно, каналы 5 и 7). Затем мы сравним NBR на снимках 2014 и 2015 гг., чтобы вычислить изменения NBR, показывающие только территории, которые выгорели между датами, когда были сделаны эти два снимка. И далее оцифруем эти области.

Основные области использования данных, полученных с КА Landsat-8:

• обновление топографической подосновы для разработки проектов схем территориального планирования субъектов федерации;
• обоснование перспективных площадей под поисковые работы на нефть и газ, прогнозирование и выявление ловушек нефти и газа, потенциальная оценка их нефтегазоносности;
• мониторинг и прогнозирование процессов заболачивания и опустынивания, засоления, пожаров, половодий, паводков и т.п.
• предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций;
• мониторинг окружающей среды.

Основные научные задачи Landsat-8:

• Сбор и сохранение многоспектральных изображений среднего разрешения (30 метров на точку) в течение не менее чем 5 лет;
• Сохранение геометрии, калибровки, покрытия, спектральных характеристик, качества изображений и доступности данных на уровне, аналогичном предыдущим спутникам программы Landsat;
• Бесплатное распространение изображений, полученных с помощью Landsat-8.

Скачать космоснимки со спутников Landsat -5, 6, 7 и 8 можно на портале Sentinel Hub: EO Browser. Портал Sentinel Playground позволяет просматривать и анализировать мозаики снимков Landsat-8. Для каждого снимка можно применить от восьми комбинаций каналов.
Для заказа космической съемки со спутников на интересующую Вас территорию обращайтесь в отдел по работе с клиентами компании «Иннотер» по электронной почте innoter@innoter.com или по тел.: +7 (495) 245-04-24.