Landsat 8 - Landsat 8

Landsat 8
Pozorovací mise Landsat Data Continuity Mission.jpg
Landsat 8 během pozemních zkoušek
Typ miseSatelitní snímky
OperátorNASA  / USGS
ID COSPARU2013-008A
SATCAT Ne.39084
webová stránkahttps://landsat.gsfc.nasa.gov/landsat-8/
Doba trvání mise5 let (plánováno)
10 let (s palivem)
Uplynulý: 7 let, 9 měsíců, 15 dní
Vlastnosti kosmické lodi
AutobusLEOStar-3
VýrobceOrbitální vědy (primární)
Ball Aerospace (OLI)
NASA GSFC (PNEUMATIKY)
Odpalovací mše2623 kilogramů (5783 lb)
Suchá hmota1512 kilogramů (3333 lb)
Začátek mise
Datum spuštění11. února 2013, 18:02:00 UTC
RaketaAtlas V 401 AV-035
Spusťte webVandenberg, SLC-3E
DodavatelUnited Launch Alliance
Vstoupil do služby30. května 2013
Orbitální parametry
Referenční systémGeocentrická oběžná dráha [1]
RežimSluneční synchronní oběžná dráha
Nadmořská výška705 km
Sklon98.22°
Doba98,8 minut
Landsat 8 LDCM Mission Patch.png 

Landsat 8 je americký Pozorování Země satelit vypuštěn 11. února 2013. Je to osmý satelit v EU Landsat program; sedmý, aby úspěšně dosáhl oběžné dráhy. Původně se jmenoval Mise kontinuity dat Landsat (LDCM), jedná se o spolupráci mezi NASA a Geologický průzkum Spojených států (USGS). NASA Goddardovo vesmírné středisko v Greenbelt, Maryland, za předpokladu vývoje, inženýrství misijních systémů a akvizice nosné rakety, zatímco USGS zajišťovala vývoj pozemních systémů a bude provádět probíhající misijní operace. Skládá se z kamery Provozní Land Imager (OLI) a tepelný infračervený senzor (TIRS), který lze použít ke studiu teploty zemského povrchu a který se používá ke studiu globálního oteplování. [2]

Družici postavil Orbital Sciences Corporation, který sloužil jako hlavní dodavatel na misi.[3] Přístroje kosmické lodi byly vyrobeny Ball Aerospace & Technologies a NASA Goddardovo vesmírné středisko (GSFC),[4] a jeho spuštění bylo smluvně uzavřeno United Launch Alliance.[5] Během prvních 108 dnů na oběžné dráze prošel LDCM kontrolou a ověřením NASA a dne 30. května 2013 byly operace převedeny z NASA na USGS, když byl LDCM oficiálně přejmenován na Landsat 8.[6]

Přehled mise

Flotila NASA pro pozorování Země (včetně Landsat 8).

S Landsat 5 odchází do důchodu počátkem roku 2013, přičemž Landsat 7 je jediným satelitním programem Landsat na oběžné dráze, Landsat 8 zajišťuje pokračující získávání a dostupnost dat Landsat s využitím užitečného zatížení dvou senzorů, Provozní Land Imager (OLI) a tepelný infračervený senzor (TIRS). Respektive tyto dva přístroje shromažďují obrazová data pro devět krátkovlnných pásem a dvě dlouhovlnné termální pásma. Družice byla vyvinuta s 5letou konstrukční životností mise, ale byla vypuštěna s dostatečným množstvím paliva na palubě, aby poskytla více než deset let provozu.

Landsat 8 se skládá ze tří klíčových cílů mise a vědy:

  • Sbírejte a archivujte multispektrální obrazová data se středním rozlišením (30 metrů prostorové rozlišení), která umožňují sezónní pokrytí globálních zemských mas po dobu nejméně 5 let.
  • Zajistěte, aby data Landsat 8 byla dostatečně konzistentní s daty z dřívějších misí Landsat, pokud jde o geometrii akvizice, kalibraci, charakteristiky pokrytí, spektrální charakteristiky, kvalitu výstupního produktu a dostupnost dat, aby bylo možné provádět studie o pozemních krytech a změnách ve využívání půdy v průběhu času.
  • Distribuujte datové produkty Landsat 8 široké veřejnosti nediskriminačním způsobem bez nákladů pro uživatele.[7]

Technické údaje

Na obrázku je satelitní snímek zavlažovaných plodin a Kahova zavlažovací kanál. To bylo zajato dne 7. srpna 2015 Landsat 8 (OLI). Obrázek je vytvořen jako True Color Composite, kde R - červené pásmo (0,64 - 0,67 μm), G - zelené pásmo (0,53 - 0,59 μm) a B - modré pásmo (0,45 - 0,51 μm). Tato kombinace pásů je vhodná pro monitorování plodin. Pro zdůraznění charakteristik byl obraz ostře panchromatickým pásmem. Rovněž byl použit nelineární adaptivní postup kontrastu.
První snímek z Landsat 8. Tato oblast je Fort Collins, Colorado, USA a obrázek je zobrazen v přirozené barvě pomocí spektrálních pásem 2 (modrá), 3 (zelená) a 4 (červená) Operational Land Imager (OLI).
První snímek z Landsat 8. Tato oblast je Fort Collins, Colorado, USA a snímek je ze spektrálních pásem 3 (zelený), 5 (blízký infračervený) a 7 (krátkovlnný infračervený 2) zobrazený jako Operational Land Imager (OLI) jako modrá, zelená a červená.

Landsat 8, který poskytuje snímky zemského povrchu a polárních oblastí Země s mírným rozlišením od 15 metrů do 100 metrů, funguje v viditelné, blízko infračerveného, krátkovlnné infračervené záření, a tepelné infračervené spektra. Landsat 8 zachycuje více než 700 scén denně, což je nárůst oproti 250 scénám denně Landsat 7. Senzory OLI a TIRS uvidí vylepšený radiometrický výkon signálu k šumu (SNR), což umožní 12bitovou kvantizaci dat, což umožní více bitů pro lepší charakterizaci krajinného pokryvu.

Plánované parametry pro standardní produkty Landsat 8:[8]

  • Typ produktu: Úroveň 1T (terén opraven )
  • Výstupní formát: GeoTIFF
  • Velikost pixelu: 15 metrů / 30 metrů / 100 metrů (panchromatická / multispektrální / termální)
  • Mapová projekce: UTM (Polar Stereographic pro Antarktidu)
  • Datum: WGS 84
  • Orientace: Sever nahoře (mapa)
  • Převzorkování: kubická konvoluce
  • Přesnost:
    • OLI: 12 metrů kruhová chyba, 90% spolehlivost
    • PNEUMATIKY: 41 metrů kruhová chyba, 90% spolehlivost

Kosmická loď

Kosmickou loď Landsat 8 postavil Orbital Sciences Corporation, na základě smlouvy s NASA, a používá standard Orbital LEOStar-3 satelitní autobus. Orbital zodpovídal za design a výrobu autobusu kosmické lodi Landsat 8, integraci přístrojů užitečného zatížení dodaných zákazníkem a úplné testování observatoře, včetně prostředí a EMI / EMC.[9] Kosmická loď dodává energii, oběžnou dráhu a řízení polohy, komunikaci a ukládání dat pro OLI a TIRS.

Všechny komponenty, s výjimkou pohonného modulu, jsou namontovány na vnější straně primární konstrukce. Jediné rozmístitelné solární pole generuje energii pro komponenty kosmické lodi a nabíjí 125 kosmické lodi ampérhodina nikl-vodík (Ni-H2) baterie. 3,14-terabitový záznamník dat v pevné fázi poskytuje úložiště dat na palubě kosmické lodi a Pásmo X. anténa přenáší data OLI a TIRS buď v reálném čase, nebo přehrávaná ze záznamníku dat. OLI a TIRS jsou namontovány na optické lavici na předním konci kosmické lodi.[10]

Senzory

Provozní Land Imager

Hlavní článek: Provozní Land Imager
Provoz Land Imager Design

Landsat 8's Provozní Land Imager (OLI) vylepšuje minulé senzory Landsat a byl postaven na základě smlouvy s NASA společností Ball Aerospace & Technologies. OLI využívá technologický přístup demonstrovaný senzorem Advanced Land Imager letícím na experimentu NASA Pozorování Země-1 (EO-1) satelit. Přístroj OLI používá a čidlo pushbroom namísto senzory metly které byly použity na dřívějších satelitech Landsat. Pushbroom senzor zarovná pole obrazových detektorů podél ohniskové roviny Landsat 8, což mu umožňuje vidět přes celý záběr, 185 km (115 mi) zorné pole napříč stopami, na rozdíl od zametání přes zorné pole. Díky více než 7 000 detektorům na spektrální pásmo má konstrukce pushbroomu za následek zvýšenou citlivost, méně pohyblivých částí a lepší informace o povrchu země.

OLI sbírá data z devíti spektrálních pásem. Sedm z devíti pásem je v souladu s Tematický mapovač Senzory TM (TM) a Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) nalezené na dřívějších satelitech Landsat zajišťují kompatibilitu s historickými daty Landsat a zároveň zlepšují možnosti měření. Budou shromážděny dva nové spektrální pásy, tmavomodrý pobřežní / aerosolový pás a krátkovlnný infračervený cirrusový pás, který umožní vědcům měřit kvalitu vody a zlepšit detekci vysokých, tenkých mraky.

Spektrální pásma OLI [11][Citace je zapotřebí ]
Spektrální pásmoVlnová délkaRozlišeníSluneční záření
Pásmo 1 - pobřežní / aerosol0,433 - 0,453 μm30 m2031 W / (m2μm)
Pásmo 2 - modrá0,450 - 0,515 μm30 m1925 W / (m2μm)
Pásmo 3 - zelené0,525 - 0,600 μm30 m1826 W / (m2μm)
Pásmo 4 - červená0,630 - 0,680 μm30 m1574 W / (m2μm)
Pásmo 5 - téměř infračervené0,845 - 0,885 μm30 m955 W / (m2μm)
Pásmo 6 - infračervené záření s krátkou vlnovou délkou1,560 - 1,660 μm30 m242 W / (m2μm)
Pásmo 7 - infračervené záření s krátkou vlnovou délkou2.100 - 2.300 μm30 m82,5 W / (m2μm)
Pásmo 8 - panchromatické0,500 - 0,680 μm15 m1739 W / (m2μm)
Pásmo 9 - Cirrus1,360 - 1,390 μm30 m361 W / (m2μm)

Tepelný infračervený senzor

Návrh tepelného infračerveného senzoru

Thermal InfraRed Sensor (TIRS), built by NASA Goddardovo vesmírné středisko, provádí termální zobrazování a podporuje vznikající aplikace, jako je evapotranspirace měření rychlosti pro vodní hospodářství. Ohnisková rovina TIRS používá galium arsenid (GaAs) Kvantový dobře infračervený fotodetektor pole (známá jako QWIP) pro detekci infračerveného záření - první pro program Landsat. Data TIRS se zaregistrují do dat OLI, aby se vytvořily radiometricky, geometricky a terénem opravené 12bitové datové produkty Landsat 8.[8] Stejně jako OLI i TIRS využívá design senzoru pushbroom se šířkou řádku 185 km. Data pro dvě infračervená pásma s dlouhou vlnovou délkou budou shromažďována pomocí TIRS. To zajišťuje kontinuitu dat s jediným tepelným infračerveným pásmem Landsat 7 a přidává druhé.

Vzhledem k tomu, že TIRS byl pozdním přírůstkem k satelitu Landsat 8, došlo k uvolnění požadavku na designovou životnost, aby se urychlil vývoj senzoru. TIRS jako takový má pouze tříletou životnost.

Spektrální pásma TIRS [11]
Spektrální pásmoVlnová délkaRozlišení
Pásmo 10 - infračervené záření s dlouhou vlnovou délkou10,30 - 11,30 μm100 m
Pásmo 11 - infračervené záření s dlouhou vlnovou délkou11,50 - 12,50 μm100 m

Pozemní systém

Pozemní systém Landsat 8 vykonává dvě hlavní funkce: velení a řízení satelitu a správu dat mise odesílaných ze satelitu. Družicové velení a řízení poskytuje operační středisko mise na adrese Goddardovo vesmírné středisko (NASA). Příkazy jsou odesílány z Mission Operations Center k satelitu prostřednictvím prvku pozemní sítě (GNE). Data mise ze satelitu jsou downlinkována na přijímací stanice v Sioux Falls, Jižní Dakota Gilmore Creek, Arkansas, a Špicberky, Norsko. Odtud jsou data zasílána prostřednictvím GNE do USGS Centrum pro pozorování a vědu o zdrojích Země (EROS) v Sioux Falls, kde je přijímán do systému zpracování a archivace dat.[12]

Dějiny

Původní plány Landsat 8 požadovaly, aby NASA zakoupila data splňující specifikace Landsat 8 z komerčně vlastněného a provozovaného satelitního systému; po vyhodnocení návrhů přijatých od průmyslu však NASA v září 2003 zrušila Žádost o návrhy. V srpnu 2004 bylo vydáno memorandum Bílý dům Úřad pro politiku vědy a technologie (OSTP) nařídil federálním agenturám, aby na senzor umístily senzory typu Landsat Národní operační environmentální satelitní systém polární oběžné dráhy (NPOESS) platforma. Po vyhodnocení technické složitosti tohoto úkolu byla strategie upravena a dne 23. prosince 2005 vydal OSTP memorandum, které NASA nařídilo implementovat Landsat 8 ve formě volně létající kosmické lodi nesoucí nástroj označovaný jako Provozní Land Imager (OLI). V prosinci 2009 bylo rozhodnuto o přidání tepelného infračerveného senzoru (TIRS) k užitečnému zatížení mise.[8]

Zahájení

Landsat 8 startuje na vrcholu Atlasu V.

Družice byla vypuštěna na palubu Atlas 401 nosná raketa s rozšířenou kapotáží užitečného zatížení.[13] Zahájení proběhlo 11. února 2013 v 18:02:00 UTC, od Vandenberg Space Launch Complex 3 (SLC-3E) při Vandenbergova letecká základna.[14] O sedmdesát osm minut a třicet sekund později se kosmická loď oddělila od horního stupně Atlas V a úspěšně dokončila start.[15]

První snímky z kosmické lodi byly shromážděny 18. března 2013.[16] Landsat 8 se připojí Landsat 7 na oběžné dráze, poskytující zvýšené pokrytí zemského povrchu.

Na oběžné dráze s TIRS

Dne 19. prosince 2014 pozemní ovladače detekovaly anomální úrovně proudu spojené s elektronikou kodéru pro výběr scény (SSM). Elektronika SSM byla vypnuta s nástrojem namířeným na nejnižší úroveň a data TIRS byla získána, ale nebyla zpracována. Dne 3. března 2015 přepnul operátor TIRS ze strany A na elektroniku B, aby se vypořádal s problémem s elektronikou kodéru na straně A. TIRS obnovila normální provoz dne 4. března 2015 a nominální sběr černých těles a hlubinných kalibračních dat byl obnoven dne 7. března 2015.[17] Dne 3. listopadu 2015 byla narušena schopnost TIRS přesně měřit umístění zrcadla pro výběr scény (SSM) a kodér byl vypnut.[18] V dubnu 2016 byl vyvinut algoritmus ke kompenzaci vypnutého kodéru a hlášení dat bylo obnoveno.[19] Kromě těchto problémů byly TIRS spuštěny s odchylkou rozptýleného světla, která zvyšuje hlášenou teplotu až o 4 ° C v pásmu 10 a až o 8 ° C v pásmu 11. Nakonec bylo zjištěno, že anomálie byla způsobena odrazy pole odrážející se od přídržného prstence z kovové slitiny namontovaného těsně nad třetí čočkou refrakčního dalekohledu TIRS se čtyřmi čočkami a na ohniskovou rovinu TIRS.[20] V lednu 2017 byl vyvinut algoritmus pro odhad množství rozptýleného světla a jeho odečtení od dat, čímž se chyba snížila přibližně na 1 Kelvin.

Viz také

Reference

  1. ^ „Landsat 8 Orbit“. Nebe nahoře. 28. května 2016. Citováno 28. května 2016.
  2. ^ Li et al (2021) Remote Sensing, Heat Island Effect and Housing Price Predict by AutoML Advances in Intelligent Systems and Computing book series, volume 1213, pp 113-118, https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-51328-3_17
  3. ^ „Informační list - satelit LDCM Earth Image Collection“ (PDF). Orbital Sciences Corporation. Citováno 12. února 2013.
  4. ^ "Kosmická loď LDCM". NASA. Citováno 12. února 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  5. ^ „United Launch Alliance úspěšně spouští druhé užitečné zatížení NASA za pouhých 12 dní“. United Launch Alliance. 11. února 2013. Archivovány od originál dne 7. prosince 2013. Citováno 12. února 2013.
  6. ^ „Satelitní satelit Landsat 8 začíná sledovat“. NASA. 30. května 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  7. ^ Americký geologický průzkum (červenec 2012). „Mise kontinuity dat Landsat“ (PDF). Publikační servisní středisko Rolla. Citováno 12. února 2013.
  8. ^ A b C Americká geologická služba. „Historie LDCM“ (PDF). Citováno 12. února 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  9. ^ Orbital Sciences Corporation. „Informační list LDCM“ (PDF). Citováno 12. února 2013.
  10. ^ NASA. "Lisovací sada LDCM" (PDF). Citováno 12. února 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  11. ^ A b NASA. „Brožura mise Landsat Data Continuity Mission“ (PDF). Citováno 12. února 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  12. ^ "Pozemní systém Landsat 8". Landsat Science. Citováno: 3. ledna 2017. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  13. ^ Krebs, Gunter. „Atlas-5 (401)“. Gunterova vesmírná stránka. Citováno 12. února 2013.
  14. ^ Ray, Justin (11. února 2013). „Start rakety Atlas 5 pokračuje v odkazu Landsatu“. Vesmírný let teď. Citováno 12. února 2013.
  15. ^ „Zpráva o spuštění Atlasu - Centrum stavu mise“. Vesmírný let teď. Citováno 12. února 2013.
  16. ^ „Bližší pohled na první scénu LDCM“. NASA. 21. března 2013. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  17. ^ „6. března 2015 - Senzor Landsat 8 TIRS obnovuje nominální provoz“. Archivovány od originál dne 25. července 2018. Citováno 25. července 2018. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  18. ^ „3. listopadu 2015 - Aktuální anomálie zrcadlového kodéru pro výběr scény TIRS“. Archivovány od originál dne 25. července 2018. Citováno 25. července 2018. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  19. ^ „12. dubna 2016 - Připravované informace o přepracování Landsat 8 TIRS“. Archivovány od originál dne 25. července 2018. Citováno 25. července 2018. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  20. ^ „Algoritmus rozptýleného světla Landsat 8“. Archivovány od originál dne 25. července 2018. Citováno 25. července 2018. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.

Jhabvala, M .; Choi, K .; Waczynski, A .; La, A .; Sundaram, M .; Costard, E .; Jhabvala, C .; Kan, E .; Kahle, D .; Foltz, R .; Boehm, N .; Hickey, M .; Sun, J .; Adachi, T .; Costen, N .; Hess, L .; Facoetti, H .; Montanaro, M. „Výkon pole ohniskové roviny QWIP pro misi NASA pro kontinuitu dat Landsat“, Proceedings of SPIE, Infrared Technology and Applications XXXVII vol. 8012 (1) dubna 2011. Viz také: https://www.usgs.gov/faqs/what-are-band-designations-landsat-satellites-0?qt-news_science_products=7#qt-news_science_products

externí odkazy