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Landsat一7 SLC—OFF ETM遥感数据下载及在太湖蓝藻水华监测中的应用

2010-03-08 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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Landsat(陆地卫星)系列是全球生态观测研究最系统、数据连续性最好的遥感卫星,从20世纪70年初至今,已经积累了30多年的长时间序

Landsat(陆地卫星)系列是全球生态观测研究最系统、数据连续性最好的遥感卫星,从20世纪70年初至今,已经积累了30多年的长时间序列卫星遥感影像,极富生态环境监测、自然资源调查、土地利用变化观测的科学价值,在地学、环境科学领域有十分广泛的应用。
截至目前,Landsat先后有7颗卫星发射上天,第7颗星(Landsat-7)于1999年发射,星载TM/ ETM等遥感仪器,在1999年制3年3月一直工作正常,但此后,因ETM的扫描行补偿器(ScanLine Corrector,SLC)装置发生故障,扫描行在起扫和终扫部位缺数据,而沿飞行轨道方向的扫描行中央部位(星下点)数据质量正常,导致约22%的图
像像元没有数据。但是,星载扫描仪的成像平台、几何特性、光谱响应特性仍然正常工作,依旧源源不断地向地面接收站发回大量的ETM影像,NASA称之为SLC—OFF影像数据。
SLC—OFF给影像数据的高精度制图等应用带来严霞影响,如土地利用解译、资源调查等,但由于其重复观测能力,持续性积累的大量影像数据仍不失为动态观测区域生态特征的良好资料,值得深入开展研究和应用。国内外有相关数据修复算法研究¨≈J,为SLC—OFF影像数据的应用提供了新途径。
近年来,太湖流域面临十分突出的水环境问题,主要表现为由于长期的工业、生活及农业污染物排放,河流湖泊水质下降,太湖富营养化加剧。
水污染导致湖泊蓝藻牛长,2007年5月以来,蓝藻水华呈频发态势,蓝藻积聚、腐烂,对太湖饮用水源安全供水、旅游、航运等生产生活带来严重影响,使太湖的生态服务功能明显下降。太湖流域蓝藻水华频繁发生以来,江苏省环保部门利用TerrafAquaMODIS卫星遥感资料对蓝藻发生的面积、范围进行了解译,具有很好的时效性,为各级政府综合防控水污染及蓝藻』、证急处置提供了有力的遥感技术支持和监测预警服务。卜引。
但是,对于太湖这类约2 400 km2的大型内陆湖泊,MOI)IS空间分辨率的能力只能达到粗略、宏观地遥感蓝藻分布范围和强度的效果一J,在精细解泽蓝藻水华分布特征、进行较高精度专题制图方面存在不足,需要综合利用其他更高分辨率的卫星遥感数据解译、比对分析。多蘑分辨率的卫星遥感数据的综合运用和对比分析成为今后加强太湖蓝藻水华暴发遥感隘测的新需求,有益于监测频次加密。目前国内大多数遥感资料需通过商业途径购买,周期较长,成本不菲,且数据分发不够快捷,因此,更高分辨率遥感影像在太湖蓝藻水华监测中的应用尚未大规模开展。
2008年9月,USGS EROS决定给全球环境与生态科学家提供Landsat-7 SLC—OFF遥感数据免费下载服务,以最大程度地发挥在轨运行良好的SLC—OFF TM遥感数据利用价值,促进全球生态观测科学数据共享。通过有效利用Landsat-7的观测能力,对SI,C—OFF ETM遥感数据进行数据处理和蓝藻信息提取,可以作为太湖蓝藻监测顶警颇
具潜力的较高分辨率的遥感信息源。
l Landsat-7 SLC—OFF数据下载及处理
1.1下载流程
为便于全球共享Landsat遥感影像数据,美国地质调查局(US Geological Survey,USGS)在Internet
设立了Landsat数据下载网站,网址为http://glovis.usgs.gov。使用者首先在该网站注册1个下载用户,填写必要的信息,如邮箱等,通过下载网站发回订单反馈邮件,订阅的遥感数据档案在USGS后台系统中的排队处理进度可通过超链接跟踪查询。用户的浏览器应作一定的配置,允许Java插件运行。
在首页出现选择待下载数据地区的经纬度地图。以太湖为例,选择120。E,31 oN,启动Java应用程序USGS Global Visualization Viewer,界面见图l。

图1 Landsat遥感影像数据下载JAVA程序界面
主要杏询参数:
(1)陆地卫星轨道图幅号(Path/Row)或要研究的地区的大致经纬度:太湖地区选I 19/038。
(2)云量:通过上述查询界面的快视图,可以缩略察看该景数据的云量及空』’HJ分布,只要太湖全湖未被浓厚云层覆盖,均可考虑下载,作为长时间序列资料存档。
(3)成像时间:自2003年8月起。
执行查询后,右侧显示该景快视图,点击Add按钮,出现LE7PPPRl{RYYYYabcEDc01数据档案文件lD,LE7表明数据由Landsat-7 ETM获取,PPP为轨道号,RRR为该轨内的图幅号,YYYY为年份,abc为年内从1月1日起算的天数,最后5个字符说明了接收数据的地面站,如太湖地区LE71190382004120EDc03。如果该景数据已经由他人下过刚络订单并成功生成了下载数据档案,则可通过Download按钮直接下载数据,否则通过Submit递交订单,生成数据档案提取后台作业流水号,相关链接发至用户邮箱,可跟踪作业当前的
状态。
1.2影像数据库建立
从USGS EROS网站下载的数据为按波段的GeoTIF格式,已压缩为tar.gz文件,下载的数据包解压后在Erda。s Imagine中转成img格式,为与MODIS彩色合成影像在颜色上接近,一般以TM5(R)4(G)3(B)彩色合成,蓝藻显示为绿色带状、絮状分布或大面积积聚。USGS EROS已经作了基本的几何纠正,采用WGS84椭球体地图投影参数,进行了UTM投影和分带,对于精确制图要求不甚高的遥感生态监视而言,不必再选控制点几何校正,就能较好地满足解译和提取篮藻水华信息的要求。太湖所处影像的轨道号为119/038,处于u,11M第51带。
利用ArcSDE在SQL Server中建立Landsat.7SLC—OFF遥感影像数据库,将多时相影像组织成具有一致性的宅间参考系统的蓝藻遥感数据集。
1.3蓝藻分布图制作
在ArcMap中,从ArcSDE依次加载某景SLC—OFF遥感影像、太湖主要出人湖河流,根据需要还叮添加其他图层,进行注记和整饰后得到较清晰反映蓝藻水华在太湖湖体分布空间特征的专题图。
2008年内发牛较明显监藻水华的Landsat-7 SLC—OFF TM影像系列专题,见图2(a)(b)(c)(d)(e)(f)。

图2 2008年内较明显蓝藻水华的Landsat-7 SLC—OFF TM影像系列专题
2003年以来太湖蓝藻水华发生态势分析根据江苏省环保厅制订的《太湖蓝藻水华暴发状况评价及水源地藻类应急处置级别推荐标准》,蓝藻水华暴发采用4等级评价法,见表l。

从2003年8,j 1日—2008年12月底,共计获取太湖地区87景Landsat-7 SLC—OFF影像,统计得到蓝藻水华暴发等级情况,蓝藻水华遥感监测捕获率是指目视解译存在明湿蓝藻水华分布的影像景数占当年获取总景数的比率,见表2。由衷2可见,近年来太湖蓝藻水华发生较频繁,尤其在2007年和2008年,蓝藻水华暴发的强度呈加剧态势,屡次发生一级、二级暴发。必须采取综合治污措施,减少入湖污染物总量、降低太湖氮、磷营养盐质量浓度,减少蓝藻水华暴发几率。

3结语
对于湖泊及其他陆地生态系统的长时间尺度动态监测,Landsat-7 SLC—OFF遥感数据是具有较好价值的免费、公益性数据源,各地环境监测和其他科学研究部门应充分利用基于互联网的Landsat-7 SLC—OFF遥感数据下载服务,长期积累本地区生态环境遥感基础数据,构建长时间序列生态影像数据库,及时分析生态环境状况渐变特征,捕捉大型湖泊蓝藻水华等特异性生态事件,提供一定的生态监视和风险评价能力,更好地为区域发展
服务。
同时也要看到,Landsat-7对同一地区重访周期较长(16 d),加之云层覆盖的影响,以上结果只是从一个侧面反映了近年来太湖蓝藻水华发生态势,今后还需要综合运用MODIS、Landsat-5、SPOT、ASrrER、ALOS及国产环境卫星HJ一1、资源卫星、气象卫星等多平台、多传感器遥感影像资源,从时间上获得密次更加频繁的遥感数据资料r6。10|,以更快速、精准地动态监测太湖蓝藻水华,提高基于遥感技术的湖泊生态监视能力。
[参考文献]
[1]寿敬文,陈雪,马建文,等.采用ALR算法对Landsat-7图像
缺行修复的应用研究[J].光电子·激光,2006,17(3):368
—371.
[2]田晓红,林友明.Landsat-7缝隙数据恢复的算法研究[J].
计算机仿真,2007,24(12):59—61.
[3]张宁红.太湖流域生态安全监测体系的构建[J].环境监测
管理与技术,2008,20(3):l一5.
[4]徐恒省,洪维民,王亚超,等.太湖饮用水源地蓝藻水华预警
监测体系的构建【J].环境监测管理与技术,2008,20(1)tl
一3.
[5]宋瑜,宋晓东,江洪.太湖藻类的遥感监测研究[J].遥感信
息,2008(4):104—108.
[6]马荣华.戴锦芳.结合Landsat ETM与实测光谱估测太湖叶
绿察及悬浮物含量[J].湖泊科学,2005,87(2):97一103.
[7]潘德炉,马荣华.湖泊水质遥感的几个关键问题[J].湖泊
科学.2008,90(2):139—144.
[8]贾春燕.基于遥感技术的湖泊叶绿素a动态监测及改善空
间制图详度的研究[D].杭州:浙江大学.2008.
[9]陈云,戴锦芳.基于遥感数据的太湖蓝藻水华信息识别方
法[J].湖泊科学,2008,90(2):179—183.
[10]段洪涛,张寿选,张渊智.太湖蓝藻水华遥感监测方法[J].
湖泊科学,2008,90(2):145—152.
基金项目:江苏省科技厅2007年社会发展计划太湖专项基金
资助项目(BS2007158)
作者简介:李旭文(1966一),男.江西宁都人,教授级高级工程
师.硕士,从事环境信息建设和遥感应用工作。

【责任编辑:管理员 TEL:400-666-4470】

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