av Charlie Loyd, MapBox
Landsat 8 mäter olika frekvensområden längs det elektromagnetiska spektrumet – en färg, men inte nödvändigtvis en färg synlig för det mänskliga ögat. Varje intervall kallas ett band, och Landsat 8 har 11 band. Landsat numrerar sina röda, grön, och blå sensorer som 4, 3, och 2, Så när vi kombinerar dem får vi en sann färgbild som den här:
Landsat 8 vy över Los Angeles-området, 13 maj 2013. Bilden roteras så norr är upp. Alla bilddata med tillstånd av US Geological Survey.
ta en titt på hela listan över Landsat 8s band:
| Bandnummer | oz. m | upplösning |
|---|---|---|
| 1 | 0.433–0.453 | 30 m |
| 2 | 0.450–0.515 | 30 m |
| 3 | 0.525–0.600 | 30 m |
| 4 | 0.630–0.680 | 30 m |
| 5 | 0.845–0.885 | 30 m |
| 6 | 1.560–1.660 | 30 m |
| 7 | 2.100–2.300 | 30 m |
| 8 | 0.500–0.680 | 15 m |
| 9 | 1.360–1.390 | 30 m |
| 10 | 10.6-11.2 | 100 m |
| 11 | 11.5-12.5 | 100 m |
av dess 11 band känner bara de i de allra kortaste våglängderna (band 1-4 och 8) synligt ljus – alla andra är i delar av spektrumet som vi inte kan se. Den sanna färgvyn från Landsat är mindre än hälften av vad den ser. För att förstå värdet av alla band, låt oss titta på dem i tur och ordning:
banden
Band 1 känner djupa blues och violer. Blått ljus är svårt att samla från rymden eftersom det sprids lätt av små bitar av damm och vatten i luften, och även av luftmolekyler själva. Detta är en anledning till att mycket avlägsna saker (som berg i horisonten) verkar blåaktiga och varför himlen är blå. Precis som vi ser mycket disigt blått när vi tittar upp på rymden på en solig dag, ser Landsat 8 himlen under den när den tittar ner på oss genom samma luft. Den delen av spektrumet är svår att samla in med tillräcklig känslighet för att vara användbar, och Band 1 är det enda instrumentet i sitt slag som producerar öppna data vid denna upplösning – en av många saker som gör denna satellit speciell. Det kallas också kust – / aerosolbandet, efter dess två huvudsakliga användningsområden: imaging grunt vatten, och spåra fina partiklar som damm och rök. I sig ser produktionen mycket ut som Band 2 (normal blue), men om vi kontrasterar dem och markerar områden med mer djupblå kan vi se skillnader:
Band 1 minus Band 2. Havet och levande växter reflekterar mer djupblåvioletta nyanser. De flesta växter producerar ytvax (till exempel den frostiga beläggningen på färska plommon) när de växer, för att reflektera skadligt ultraviolett ljus bort.
Band 2, 3 och 4 är synliga blå, grön och röd. Men medan vi återbesöker dem, låt oss ta en referensavsnitt i Los Angeles, med en rad olika markanvändningar, för att jämföra med andra band:
del av västra LA-området, från jordbruksmark nära Oxnard i väster till Hollywood och centrum i öster. Liksom de flesta stadsområden, stadens färger i genomsnitt ut till ljusgrå i denna skala.
Band 5 mäter nära infraröd eller NIR. Denna del av spektrumet är särskilt viktigt för ekologi eftersom friska växter reflekterar det – vattnet i bladen sprider våglängderna tillbaka till himlen. Genom att jämföra det med andra band får vi index som NDVI, som låter oss mäta växtskyddet mer exakt än om vi bara tittade på synlig grönhet.
de ljusa funktionerna är parker och annan kraftigt bevattnad vegetation. Punkten nära botten av denna syn på väst är Malibu, så det är en säker satsning att den lilla ljuspunkten i bergen nära den är en golfbana. På den västra kanten är det mörka ärret av en stor eld, som bara var en liten missfärgning i den sanna färgbilden.
Band 6 och 7 täcker olika skivor av kortvågsinfraröd, eller SWIR. De är särskilt användbara för att berätta våt jord från torr jord och för geologi: stenar och jordar som liknar andra band har ofta starka kontraster i SWIR. Låt oss göra en falsk färgbild genom att använda SWIR som röd, NIR som grön och djupblå som blå (tekniskt sett en 7-5-1-bild):
brandärret är nu omöjligt att missa – reflekterar starkt i Band 7 och knappast alls i de andra, vilket gör det rött. Tidigare subtila detaljer om vegetation blir också tydliga. Det verkar som om växter i kanjonerna norr om Malibu är mer frodiga än de på åsarna, vilket är typiskt för klimat där vatten är den största begränsningen för tillväxten. Vi ser också vegetationsmönster inom LA-vissa stadsdelar har mer lövverk (parker, trottoarträd, gräsmattor) än andra.
Band 8 är panchromatic – eller bara pan – band. Det fungerar precis som svartvitt film: istället för att samla visibile-färger separat kombinerar den dem i en kanal. Eftersom den här sensorn kan se mer ljus på en gång är den den skarpaste av alla band, med en upplösning på 15 meter (50 fot). Låt oss zooma in på Malibu i skala 1:1 i panbandet:
och i sann färg, sträckt för att täcka samma område:
färgversionen ser ut ur fokus eftersom dessa sensorer inte kan se detaljer om denna storlek. Men om vi kombinerar färginformationen som de ger med detaljerna från panbandet – en process som kallas panslipning-får vi något som är både färgstarkt och skarpt:
Pansharpened Malibu, 15 m (50 fot) per pixel. Lägg märke till vågstrukturen i vattnet.
Band 9 visar minst, men det är en av de mest intressanta funktionerna i Landsat 8. Den täcker en mycket tunn skiva våglängder:endast 1370 10 nanometer. Få rymdbaserade instrument samlar denna del av spektrumet, eftersom atmosfären absorberar nästan allt. Landsat 8 gör detta till en fördel. Just för att marken knappt syns i detta band måste allt som syns tydligt i det reflektera mycket ljust och / eller vara över det mesta av atmosfären. Här är Band 9 för den här scenen:
Band 9 är bara för moln! Här plockar det upp fluffiga cumulusmoln, men det är utformat speciellt för cirrusmoln – höga, snygga ”horsetails”. Cirrus är en riktig huvudvärk för satellitbilder eftersom deras mjuka kanter gör dem svåra att upptäcka, och en bild som tas genom dem kan innehålla mätningar som är avstängda med några procent utan någon uppenbar förklaring. Band 9 gör dem lätta att redogöra för.
Band 10 och 11 finns i termisk infraröd, eller TIR – de ser värme. I stället för att mäta luftens temperatur, som väderstationer gör, rapporterar de på marken själv, vilket ofta är mycket varmare.
en studie för några år sedan hittade några ökenytemperaturer högre än 70 C (159 f) – tillräckligt varmt för att steka ett ägg. Lyckligtvis, LA är relativt tempererat i den här scenen:
Lägg märke till att de mycket mörka (kalla) fläckarna matchar molnen i Band 9. Efter dem är bevattnad vegetation coolaste, följt av öppet vatten och naturlig vegetation. Brännärret nära Malibu, som är täckt av kol och torrt, dött lövverk, har en mycket hög yttemperatur. Inom staden, parker är i allmänhet coolaste och industriella stadsdelar är varmaste. Det finns ingen tydlig urban heat island i den här scenen-en effekt som dessa TIR-band kommer att vara särskilt användbara för att studera.
band kan kombineras på många olika sätt för att avslöja olika funktioner i landskapet. Låt oss göra en annan falsk färgbild genom att använda detta TIR-band för rött, ett SWIR-band för grönt och det naturliga gröna bandet för blått (en 10-7-3-bild):
stadsområden och vissa typer av jord är rosa. I den sanna färgbilden är vild vegetation nästan likformigt olivfärgad, men här ser vi en skillnad mellan persikafärgad buskmark, mahognyfärgad skogsmark och så vidare. Kylning på land vindar visas som en liten lila lutning längs stadens kust. De färgade remsorna på vardera sidan av bilden är områden där inte alla sensorer har täckning.
Text med tillstånd Charlie Loyd, MapBox. Originalpost med titeln sätta Landsat 8s band att arbeta, publicerad den 14 juni 2013.