Landsat数据下载与介绍
1 数据下载
根据时间选择不同的Landsat卫星传感器
PS：2003 年5 月31 日(21:42:35 GMT)，Landsat-7ETM+ 机载扫描行校正器(ScanLinesCorrector, 简称SLC) 突然发生故障，导致获取的图像出现数据重叠和大约25% 的数据丢失，因此2003.5.31日之后Landsat 7的所有数据都是异常的，需要采用SLC-off模型校正。另外，2003.05.31-2003.07.14以及2003.07.03-2003.09.17之间的数据是没有获得。对于已经丢失的数据，没有可能找回实际数据，因此，只能利用缝隙填充的方式进行差值，尽量弥补缺失的数据部分，并且使相对完好的70-80%数据可用。可以用数据修补补丁Tm_Destripe修复丢失的数据
根据经纬度选择对应的条带：
Lansdat Analysis Ready Data (ARD) Tile Conversion Tool: 把 Landsat WRS-2 path/rows 或者 latitude/longitude 坐标转换为对应的Landsat ARD tiles.
Landsat Path/Row - Latitude/Longitude Conversion Tool: 把 latitude/longitude 坐标转换为对应的 Landsat path/rows 条带
Spectral Characteristics Viewer 光谱特征浏览器
Spectral Characteristics Viewer: 辅助用户针对他们的研究领域选择最合适的卫星波段，例如：
Landsat Data Access Portals 数据下载入口
| Landsat Collections Level-1 Scenes1 |
U.S. Landsat Analysis Ready Data Tiles2 |
Landsat Level-2 Scenes3 (Global) |
U.S. Landsat Level-3 Tiles4 |
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| EarthExplorer 图形界面，用于通过地址、邮政编码、地名或使用地图来定义感兴趣的区域 查询条件可以同时应用于多个数据集，比较全，一般用这个即可 |
X | X | X* | X |
| GloVis 可视化浏览 可以选择USGS遥感数据档案的数据集 |
X | |||
| LandsatLook Viewer used to access Landsat data in the USGS archive |
X | |||
| ESPA On-Demand Interface 能够接受高级别数据处理要求的处理系统 |
X* | |||
| AppEEARS 允许用户使用空间、时间和波段参数对地面反射率和像素级质量评估数据进行子集处理 |
X | |||
| BULK DATA ACCESS OPTIONS | ||||
| EarthExplorer API (Request access to the API HERE) Allows users to search and download imagery as well as retrieve metadata from the EROS inventory by using simple HTTP communications through various programming languages |
X | X | X | |
| EarthExplorer Bulk Download Application (BDA) Useful for downloading large quantities of Landsat Level-1 scenes and can be used to automatically retrieve them with little to no user interaction |
X | X | X | |
| ESPA API Allows users to interact with using simple HTTP communications through the programming language of their choice |
X* | |||
| ESPA Bulk Downloader Can be utilized to automatically download completed scenes |
X* | |||
| *Processing required; immediate downloads not available 需要处理 不能立刻下载 1Landsat Collections Level-1 Scenes include: Top of Atmosphere (TOA) Reflectance 大气层顶反射率 2 U.S. Landsat Analysis Ready Data Tiles include: Top of Atmosphere (TOA) Reflectance, TOA Brightness Temperature, Surface Reflectance, Provisional Surface Temperature, and Pixel Quality Assessment 3 Landsat Level-2 Scenes include: Surface Reflectance (on-demand processing), SR-derived Spectral Indices 4 Landsat Level-3 Tiles include: Dynamic Surface Water Extent, Burned Area, and Fractional Snow Covered Area |
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| BULK METADATA ACCESS | ||||
| Landsat Bulk Metadata Service Extract scene metadata from the Landsat inventory for Landsat-related datasets. |
X | X | ||
也可以在地理空间数据云中下载
下载过程
选择 时间范围、区域（或者是图像条带号）、数据集、云的范围 等对影像进行筛选
结果最大返回数量可是设置大一些，当下载量较大时以免漏掉一些数据
Level-2级别产品则通过提交订单下载
直接选择最大的数据（最后一个）下载即可
产品信息
链接：https://www.usgs.gov/land-resources/nli/landsat/product-information
Landsat Collection 1
Landsat Collection 1 包括了来自Landsat 8 Operational Land Imager (OLI)/Thermal Infrared Sensor (TIRS), Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), Landsat 4-5 Thematic Mapper (TM)*和Landsat 1-5 Multispectral Scanner (MSS) 的 Level-1 级别数据产品。Collection 确保了跨时间、仪器、文件名等的数据质量一致性
Collection 1 Tiers
Landsat Collection Tiers 为一级数据产品的库存结构，基于数据质量和处理水平。层定义的目的是支持更容易识别合适的场景进行时间序列像元级分析，并提供临时数据，这些数据在下行时立即处理，以便在有限校准的紧急响应情况下快速分发。
Real-Time (RT)
最近获取的 Landsat 7 ETM+ 和 Landsat 8 OLI/TIRS 数据，但使用预测星历(Landsat 7)、初始缓冲模式参数(Landsat 7)或初始TIRS视线模型参数(Landsat 8)。数据放置在实时层，可在12小时内下载(通常为4-6小时)。一旦使用确定的星历、更新的缓冲模式参数和精化的TIRS参数对数据进行了重新处理，产品将被转换为第一层或第二层，并从实时层中删除。从实时到第1层或第2层的转换延迟在14到26天之间。后续处理细节如下所述。
- Landsat 7 ETM+ 使用预测的星历和初始缓冲模式参数立即处理获取，并将其放入实时层。在初始处理后不久(大约1天)，使用确定的星历对数据进行重新处理，但保留实时层。在仪器走向/表征期间(约26天)，校准参数调整完成几何校正模型，并对数据进行重新处理，将其放入Tier 1或Tier 2。
- Landsat 8 TIRS 数据可能不符合与OLI共同注册的规范。TIRS瞄准线模型参数是根据两周校准演习期间获得的数据进行细化的，场景在获取后的14到16天内重新处理，并放置到第1层或第2层。
Tier 1 (T1) 一层
有最高可用数据质量的Landsat影像被置于Tier 1，并适合用于进行时间序列分析，Tier 1包括Level-1 精度和地形(L1TP)校正数据，这些数据具有良好的辐射测量特征，并在不同的Landsat仪器之间进行过定标。
Tier 2 (T2) 二层
处理中没有达到 Tier 1 标准的Landsat 影像为 Tier 2. Tier 2 和 Tier 1 的辐射标准相同, 没有达到 Tier 1 的几何标准，这是由于缺少准确的轨道信息 (特别是Landsat较老的传感器), 大范围的云层覆盖, 地面控制点不够等. 它包括 Systematic Terrain (L1GT) and Systematic (L1GS) 处理数据. 用户可以查询 RMSE等属性来决定该数据的适用性。
Collection 1 产品名字标识
| Processing Level | Description |
|---|---|
| Terrain Precision Correction 地形精度校正 (L1TP) |
利用地面控制点(GCPs)和数字高程模型(DEM)数据进行辐射和正射校正，以校正地形位移。 最适合像元级时间序列分析的质量最高的一级产品。 GCPs 来自于 Global Land Survey 2000 (GLS2000)数据集. Landsat 处理 DEM 源包括: |
| Systematic Terrain Correction 系统地形校正 (L1GT) |
Radiometrically calibrated with systematic geometric corrections applied using the spacecraft ephemeris data and DEM data to correct for relief displacement.
Note: L1GT 对于 Landsat 7 和Landsat 8 scenes是最高级别的辐射定标和系统校正 The L1GT product uses the high-resolution Radarsat Antarctic Mapping Project (RAMP) Version 2 as the elevation correction source. |
| Geometric Systematic Correction 几何系统校正 (L1GS) |
Radiometrically calibration with only systematic geometric corrections applied using the spacecraft ephemeris data |
Standard Processing Parameters
所有Landsat 1-8 Collection 1 Level-1产品由 Landsat Product Generation System (LPGS) 使用以下参数生产:
- Georeferenced Tagged Image File Format (GeoTIFF)
- Cubic convolution (CC)
- Universal Transverse Mercator (UTM) map projection (Stereographic is used for scenes with a center latitude greater than or equal to -63.0 degrees)
- World Geodetic System (WGS) 84 datum
-
MAP (North-up) image orientation
Landsat Level-1 数据原始为经过缩放和定标的 digital numbers (DN)值。可以根据公式转换为大气层顶反射率、辐亮度、温度等。
参考 https://www.usgs.gov/land-resources/nli/landsat/using-usgs-landsat-level-1-data-product
Conversion to TOA Radiance 大气层顶辐亮度
Landsat Level-1 数据可以通过MTL文件中的参数转为 TOA 辐亮度：
Conversion to TOA Reflectance 大气层顶反射率
反射波段的 DN 值可以通过MTL文件中的参数转为 TOA 反射率:
Conversion to Top of Atmosphere Brightness Temperature 大气层顶亮度温度
Landsat Collection 2
(包括L1和L2级别的产品)
Landsat Level-2 Scenes (Global)
这一级别的产品在大气层顶反射率产品基础上使用来自MODIS的水蒸气、臭氧、气溶胶光学厚度等辅助数据进行了大气校正得到地表反射率
该数据进行了大气校正 用户可以直接进入 ESPA 或者使用e EarthExplorer 来提交 Surface Reflectance 处理请求:
ESPA: Requests submitted directly to ESPA require scenes be listed one per line within a text file (.txt). Along with Surface Reflectance processing,
ESPA 允许用户选择几种附加产品和基本处理服务:
- Source products (Original input Level-1 product or metadata)
- Top-of-Atmosphere Reflectance, Surface Reflectance, or Band 6 Top-of-Atmosphere Brightness Temperature products
- Surface Reflectance-based Spectral Indices: NDVI, NDMI, NBR, SAVI, EVI
- Customizable output options: data format, reprojection, modifying the image extents, and pixel resizing
- Inter-comparison and output product statistics plotting
所有通过 ESPA 的订单一般在 2-5 天内处理完
Landsat Collection 2 Level-2 Science Products
Landsat Collection 2 includes the distribution of scene-based global Level-2 surface reflectance and surface temperature science products.包括全球L2级别的地表温度和反射率产品，预计2020年早期发布
Landsat Level-2 产品生成于 Collection 2 Level-1 inputs that meet the <76 degrees Solar Zenith Angle constraint and include the required auxiliary data inputs to generate a scientifically viable product.
Landsat 8 OLI 地表反射率产品通过 Land Surface Reflectance Code (LaSRC) 算法生成(Version 1.4.1) .
Landsat 4-5 TM 和 Landsat 7 ETM+ 地表反射率产品通过 Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System (LEDAPS) 算法生成(Version 3.4.0).
Landsat 4-8 地表温度产品通过 Landsat surface temperature 算法生成 (Version 1.3.0)
Surface Reflectance
Surface reflectance (unitless) measures the fraction of incoming solar radiation that is reflected from the Earth's surface to the Landsat sensor. The LEDAPS and LaSRC surface reflectance algorithms correct for the temporally, spatially and spectrally varying scattering and absorbing effects of atmospheric gases and aerosols, which is necessary to reliably characterize the Earth’s land surface.
Visit the Landsat Surface Reflectance webpage for additional information and documentation.
Surface Temperature
Surface Temperature measures the Earth’s surface temperature (units Kelvin) and is an important geophysical parameter in global energy balance studies and hydrologic modeling. Surface temperature is also useful for monitoring crop and vegetation health, and extreme heat events such as natural disasters (e.g., volcanic eruptions, wildfires), and urban heat island effects . A surface temperature product cannot be generated if auxiliary data is missing, although a surface reflectance product will continue to be generated.
Visit the Landsat Surface Temperature webpage for additional information and documentation.
Landsat Level-2 Bulk Ordering and Downloading 批量下载
The ESPA Application Programming Interface (API) 使用 HTTP 交互
EarthExplorer: 可以提交 Surface Reflectance 单幅影像的处理请求
U.S. Landsat Analysis Ready Data (ARD)
U.S. Landsat ARD 包括 Top of Atmosphere (TA) reflectance, top of atmosphere Brightness Temperature (BT), Surface Reflectance (SR), Provisional Surface Temperature (ST)and Quality Assessment (QA) 数据
这些数据的一致较好，均使用逐像元太阳天顶角校正。但是 Landsat ARD 产品只有美国的。
U.S. Landsat Level-3 Tiles
Landsat Level-3 Burned Area, Dynamic Surface Water Extent, and Fractional Snow Covered Area 产品产生于 U.S. Landsat Analysis Ready Data (ARD) Surface Reflectance 数据
