一感数据遥感信息Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星数据产品陈俊，王文，李子扬，李安（中国科学院中国遥感卫星地面站，北京１０００８６）摘要：Ｌａｎｄｓａｔ－５卫星所获得的图像是至今全球应用最为广泛的遥感信息源，本文详细介绍了Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星的基本参数与其数字产品的特点，以及卫星运行多年后的辐射精度与几何定位精度。

最后还介绍了用ＥＲＤＡＳＩ—ＭＡＧＩＮＥ、ＰＣＩＧＥＯＭＡＴＩＣＡ与ＥＮＶＩ打开Ｌａｎｄｓａｔ＿５数字产品的方法与注意事项。

关键词：Ｌａｎｄｓａｔ一５；参数；产品格式；辐射定标；几何定位精度中图分类号：Ｐ２３７．９文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３１７７（２００７）９１－－００８５－－０４ＩＬａｎｄｓａｔ一５卫星基本参数２Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星ＴＭ数据产品介绍Ｌａｎｄｓａｔ－５卫星是美国于１９８４年３月发射的光学对地观测卫星。

Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星所获得的图像是迄今为止在全球应用最为广泛、成效最为显著的地球资源卫星遥感信息源，同时Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星也是目前在轨运行时间最长的光学遥感卫星。

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＋／一１５分钟扫描带宽度：１８５ｋｍ重访周期：１６天景覆盖范围：１８４×１８５．２ｋｉｎＬａｎｄｓａｔ一５的主题成像传感器（ＴＭ）分为７个波段，各波段的参数如表１所示。

表ｌＬａｎｄｓａｔ一５各波段参数波段号波段频谱范围（肛ｍ）分辨率（ｍ）Ｂ１ＢｌｕｅＯ．４５—０．５２３０Ｂ２ＧｒｅｅｎＯ．５２—０．６０３０Ｂ３ＲｅｄＯ．６３—０．６９３０Ｂ４ＮｅａｒＩＲ０．７６—０．９０３０Ｂ５ＳＷＩＲ１．５５—１．７５３０Ｂ６ＬＷＩＲ１０．４０—１２．５１２０Ｂ７ＳＷＩＲ２．０８—２．３５３０收稿日期：２００６—１２－－０４修订日期：２００６—１２—１ｉ作者简介：陈俊，中国科学院中国遥感卫星地面站硕士研究生。

２．１产品级别Ｌａｎｄｓａｔ一５的成像传感器ＴＭ获取的数据属于光学类遥感数据，目前中国科学院中国遥感卫星地面站（以下简称中国遥感卫星地面站）所生产的Ｌａｎｄｓａｔ一５数据产品一共有四个级别，分别是０级、１级、系统级纠正（ＳｙｓｔｅｍａｔｉｃＧｅｏｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）与精纠正（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＧｅｏｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）。

０级产品是指像素值没有经过处理的图像数据，１级产品是指对０级产品进行辐射纠正后的产品，系统级纠正产品是在１级产品的基础上进行系统几何纠正后的产品，精纠正产品是引入了控制点信息进行几何精纠正后的产品。

相对于０级和１级产品，系统级纠正与精纠正的产品可以增加高程纠正（ｅｌｅｖａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）功能，高程纠正有三种选择级别：ｂａｓｅ、ＣｏａｒｓｅＤＥＭ与ＦｉｎｅＤＥＭ，ｂａｓｅ是全球尺度的高程纠正，ＣｏａｒｓｅＤＥＭ是１：１００万比例尺的ＤＥＭ数据，ＦｉｎｅＤＥＭ是１：２５万以上比例尺的ＤＥＭ数据。

０级与１级产品的数据格式有ＥＯＳＡＴＦＡＳＴ与ＣＣＲＳＬＧ—ＳＯＷＧ两种，系统级纠正与精纠正产品的数据格式有ＥＯＳＡＴＦＡＳＴ、ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ与ＧｅｏＴｉｆｆ三种。

０级产品没有经过辐射纠正和几何纠正处理，这类产品主要是面向具有一定遥感卫星数据处理经验的高级用户，所以一般情况下不建议普通用户使用。

目前中国遥感卫星地面站给用户提供最多的是经过辐射纠正和几何纠正的系统级纠正产品。

用户如果对图像定位精度要求比较高，平原地区可选用精纠正产品，高程较高的区域建议选用经过高程纠遥感信息■感数据正的精纠正产品，其几何定位精度误差在１～２个像元之内。

２．２产品格式中国遥感卫星地面站所生产的Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星数字产品格式分为ＥＯＳＡＴＦＡＳＴ、ＧＥＯＴＩＦＦ和ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ三大类，记录介质可选８ｍｍ磁带或ＣＤＲＯＭ。

ＴＭ数字产品可以选择的数据格式以及相适用的记录方式和记录介质如表２所示。

表２ＴＭ数字产品数据格式数据格式ＥＯＳＡＴＦＡＳＴＧＥＯＴＩＦＦＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ记录方式ＢＳＱＢＳＱＢＳＱ、ＢＩＬ磁带、磁带、磁带、记录介质ＣＤ—ＲＯＭＣＤ－ＲＯＭＣＤ—ＲＯＭ２．２．１ＥＯＳＡＴＦＡＳＴ格式ＥＯＳＡＴＦＡＳＴ格式辅助数据与图像数据分离，具有简便、易读的特点。

辅助数据以ＡＳＣＩＩ码字符记录，图像数据只含图像信息，用户使用起来非常方便。

该格式又可分为ＦＡＳＴＢ和ＦＡＳＴＣ两种。

目前绝大多数用户选择订购都是ＦＡＳＴＢ格式产品。

ＦＡＳＴＢ格式所遵循的基本规则有：①ＦＡＳＴＢ格式仅有ＢＳＱ记录方式；②存储介质上的每一个图像文件对应于一个波段的数据，并且所有图像文件尺寸相同；③每一盘磁带／光盘可包括多个图像文件，但同一波段文件不跨存于两个介质上。

ＥＯＳＡＴＦＡＳＴＢ格式磁带上包括两类文件：带头文件和图像文件。

带头文件是磁带上的第一个文件，共１５３６字节，全部为ＡＳＣＩＩ码字符。

文件中的字符域为左对齐，而数字域则为右对齐。

图像文件只含图像数据，不包括任何辅助数据信息。

图像的行列数在带头文件中给出。

２．２．２ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ格式ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ格式符合ＬＧＳＯＷＧ和加拿大ＣＣＲＳ的有关规范。

ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ格式所包含的辅助数据全面，但结构比较复杂，且许多说明字段为二进制码，不易直接阅读。

用户订购该格式产品时，应考虑自己使用的图像处理系统是否支持ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ输入。

ＣＣＲＳＬＧＳＯＷＧ格式的记录方式可为ＢＳＱ，也可为ＢＩＬ。

磁带上文件分为以下５类：①卷目录文件（ＶｏｌｕｍｅＤｉｒｅｃｔｏｒｙＦｉｌｅ）——磁带上的第一个文件，由若干个记录组成，每个记录大小为３６０字节。

卷目录文件描述本卷磁带所含文件的基本信息。

②头文件（ＬｅａｄｅｒＦｉｌｅ）——包含影像标识、影像位置、处理参数、地图投影、辐射校正等辅助数据，记录大小为４３２０字节。

③图像文件（ＩｍａｇｅｒｙＦｉｌｅ）——图像文件由１个图像数据说明记录和Ｌ个（ｆｏｒＢＳＱ）或Ｌｘｎ个（ｆｏｒＢＩＬ）图像记录组成，Ｌ为图像行数，ｎ为图像波段数。

图像数据说明记录中第２３７～２４４字节描述图像行数，第２４９～２５６描述图像列数。

图像记录的大小与产品类型有关，对于常用的Ｇｅｏｒｅｆｅｒｅｎｃｅ整景产品（Ｌ５７２８×Ｐ６９２０），记录长度为７０２０，四分之一景产品，记录长度为３６００，每个图像记录的前３２个字节和后６８个字节是有关该记录的说明，中间字节为图像数据。

对于Ｇｅｏｃｏｄｅｄ产品，图像记录的前３２个字节和后１４８个字节是有关该记录的说明，中间字节为图像数据。

④尾文件（ＴｒａｉｌｅｒＦｉｌｅ）——描述与它相关的图像文件的数据质量和统计信息等内容。

由９个记录组成，每个记录大小为４３２０字节。

⑤卷尾标识文件（ＮｕｌｌＶｏｌｕｍｅＤｉｒｅｃｔｏｒｙＦｉｌｅ）——标识本卷磁带内容结束。

由１个记录组成，记录大小为３６０字节。

２．２．３ＧＥＯＴＩＦＦ格式ＧＥＯＴＩＦＦ格式是在ＴＩＦＦ６．０的基础上发展起来的，并且完全兼容于ＴＩＦＦ６．０格式，目前的版本号为１．０。

在ＴＩＦＦ图像中有关图像的信息都是存放在Ｔａｇ中，并且规定软件在读取ＴＩＦＦ格式图像时如果遇到非公开或者未定义的Ｔａｇ，一律作忽略处理，所以对于一般的图像软件来说，ＧＥＯＴＩＦＦ和一般的ＴＩＦＦ图像没有什么区别，不会影响到对图像的识别；对于可以识别ＧＥＯＴＩＦＦ格式的图像软件，可以反映出有关图像的一些地理信息。

３辐射定标为了正确的解读从遥感卫星上获取的数据，需要在卫星载荷所获得的观测量和真实观测的地球物理量之间建立对应关系。

进行辐射定标的目的就是建立传感器每个探测元输出的数字信号与该探测器输入的（人瞳处）辐射亮度值之间的数量关系。

中国遥感卫星地面站Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星的处理系统是由加拿大ＭＤＡ公司开发研制的，该数据处理系统使用的是基于星上内部定标灯的辐射定标算法，这种算法从二十世纪八十年代就开始使用。

但叠感数据遥感信息是随着设备的不断老化，Ｌａｎｄｓａｔ一５卫星内部定标灯已逐渐失效，所以这种基于星上内部定标灯的辐射定标算法变得越来越不准确。

２００４年３月中国遥感卫星地面站对Ｌａｎｄｓａｔ－５处理系统进行了更新，使用新的类似Ｌａｎｄｓａｔ一７的传感器增益算法来进行辐射定标。

在处理系统中仍然保持了原先的使用内部定标灯的算法，即ＮＡＳＡ、ＣＣＲＳ两种算法，更新后处理系统新增了ＮＡＳＡＣＰＦ、ＣＣＲＳＣＰＦ两种算法。

这样，提供的可供选择的算法有ＮＡＳＡ、ＮＡＳＡＣＰＦ、ＣＣＲＳ、ＣＣＲＳＣＰＦ四种。

ＣＣＲＳ算法使用一个探测器作为基准，所有其他的探测器对它进行匹配；ＮＡＳＡ算法则将所有的探测器进行平均来取得基准值。

ＣＣＲＳＣＰＦ和ＮＡＳＡＣＰＦ的区别也是如此。

新的辐射定标算法只适用于１～５波段和７波段，６波段仍然沿用老的基于星上内部定标灯的辐射定标算法，对于该波段的新辐射定标算法数据正在研究中。

由于新的辐射定标算法类似于Ｌａｎｄｓａｔ一７卫星，在进行辐射定标时使用从数据库中读出的绝对辐射增益值，这将使得这两颗卫星的辐射定标数据更具有可比性。

用户可以根据公式Ｌ—Ｇａｉｎ×ＤＮ＋Ｂｉａｓ计算得到传感器孔径所接受的光谱辐射率Ｌ，ＤＮ为产品数据的亮度值，Ｇａｉｎ与Ｂｉａｓ可以通过Ｌｍａｘ与Ｌｍｉｎ计算得到，计算公式如下：Ｇａｉｎ一（Ｌｍａｘ—Ｌｍｉｎ）／２５５（１）Ｂｉａｓ—Ｌｒａｉｎ（２）Ｌｍａｘ与Ｌｍｉｎ值如表３所示，该组数据由美国ＵＳＧＳ发布，其单位是ｗ／（ｍ２．Ｓｒ．肛ｍ），我们推荐使甩这种方法计算辐射值。

表３美国ＵＳＧＳ发布的Ｌｍａｘ与Ｌｍｉｎ值波段ＬｒａｉｎＬｍａｘ１一１．５２１９３．００２—２．８４３６５．００３—１．１７２６４．００４一１．５１２２１．ＯＯ５一Ｏ．３７３０．２０６１．２３７８１５．３０３２７一Ｏ．１５１６．５０另外，在Ｌａｎｄｓａｔ－５ＴＭ数据ｆａｓｔ格式产品的头文件ｈｅａｄｅｒ．ｄａｔ中，第２８１字节找到以“ＲＡＤＧＡＩＮ／ＢＩＡＳＥＳ＝”开始的７组数据，它们按波段顺序记录了每一波段的最大与最小辐射值，格式为Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ，具体值如表４所示表４Ｌａｎｄｓａｔ５ＴＭ数据头文件中的Ｌｍｉｎ与Ｌｍａｘ值波段ＬｍａｘＬｍｉｎｌ１．２６８８０—０．０１００２２．９８１２６一Ｏ．０２３２３１．７６１８６—０．００７８４２．８１７７ｌ一０．０１９３５０．６５２７７—０．００８０６３．２０１０７０．２５９９４７０．４４３７５—０．００４０需要注意的是，表４中的最大与最小辐射值的单位是ｍＷ／（ｃｍ２。

ｓｒ）（即毫瓦／（平方厘米＊球面度）），不含有弘ｍ一，所以使用时还需考虑波段的波谱宽度，表５给出了各个波段对应的波谱宽度。