Landsat 数据集合集（Landsat 5/7/8/9）

Landsat Collection 2 Level-2 表面反射率

• 产品概述

  • 背景

  • 规格

    • 空间和时间覆盖

    • 测量

    • 质量评估范围

  • 加工

  • 媒体和示例图像

  • 相关服务

  • 参考

  • 执照

  • 致谢

• 数据访问

  • 亚马逊网络服务 S3

  • OGC 网络服务 (OWS)

  • 开放数据立方体 (ODC)

• 技术信息

  • 表面反射率

修改日期： 2022 年 2 月 14 日

产品概述

背景

Digital Earth Africa (DE Africa) 提供免费开放访问非洲Landsat Collection 2 Level-2产品的副本。这些产品由美国地质调查局 (USGS) 生产和提供。

由 USGS 和 NASA 联合领导的Landsat 系列地球观测卫星自 1972 年以来一直在持续获取地球陆地表面的图像。DE Africa 提供来自 Landsat 5、7、8 和 9 卫星的数据，包括可追溯到1980 年代后期和定期更新的新收购。

新的 Level-2 Landsat 7、8 和 9 数据分别在采集后大约 25、15 和 3 天后可用。有关详细信息，请参阅Landsat Collection 2 Generation Timeline。

USGS Landsat Collection 2 于 2021 年初发布，与之前的 Collection 1 产品相比，它提供了改进的处理、几何精度和辐射校准。2 级产品经地球观测卫星委员会 (CEOS) 认可，符合陆地分析就绪数据 ( CARD4L ) 标准。这种国际认可的认证确保这些产品已按照最低要求进行处理，并组织成一种形式，允许立即进行分析，同时以最少的额外用户工作和跨时间和与其他数据集的互操作性和互操作性。

USGS Landsat Collection 2 Level-2 包括：

• 表面反射率

• 表面温度

本文档提供了 Surface Reflectance 产品的技术规格。可以在Landsat Collection 2 Level-2 Surface Temperature specification中找到有关 Surface Temperature 产品的信息。

表面反射率是从地球表面反射的入射太阳辐射的一部分。由于大气特性导致的卫星测量辐射的变化已经过校正，因此在不同时间在同一区域获取的图像具有可比性，并且可以很容易地用于检测地球表面的变化。

规格

空间和时间覆盖

DE Africa 提供来自 Landsat 5、7、8 和 9 的 Landsat Collection 2 Level-2 作为单独的产品。相关报道和元数据可以在 DE Africa Metadata Exploer 上查看：

• Landsat 5 Collection 2 Level-2 表面反射率

• Landsat 7 Collection 2 Level-2 表面反射率

• Landsat 8 Collection 2 Level-2 表面反射率

• Landsat 9 Collection 2 Level-2 表面反射率

表 1：Landsat Collection 2 Level-2 Surface Reflectance 产品规格

卫星	陆地卫星 5	陆地卫星 7	陆地卫星 8	陆地卫星 9
乐器	多光谱扫描仪 (MSS)、专题制图仪 (TM)	增强型专题制图器 (ETM+)	作战陆地成像仪 (OLI)、热红外传感器 (TIRS)	OLI-2、TIRS-2
波段数	10	10	10	10
小区大小 - X（米）	30	30	30	30
小区大小 - Y（米）	30	30	30	30
坐标参考系	通用横轴墨卡托 (UTM)	UTM	UTM	UTM
时间分辨率	每 16 天	每 16 天	每 16 天	每 16 天
时间范围	1984 – 2012	1999 年至今	2013 年至今	2021 年至今
父数据集	Landsat Collection 2 Level-1	Landsat Collection 2 Level-1	Landsat Collection 2 Level-1	Landsat Collection 2 Level-1
更新频率	不适用（存档）	日常	日常	日常

测量

表 2：Landsat 5 和 Landsat 7 Level-2 表面反射测量

频段 ID	描述	单位	范围	数据类型	没有数据†	转换‡
SR_B1	表面反射率波段 1（蓝色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B2	表面反射率波段 2（绿色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B3	表面反射率波段 3（红色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B4	表面反射率波段 4（近红外 (NIR)）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B5	表面反射波段 5（短波红外 (SWIR) 1）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B7	表面反射率波段 7 (SWIR 2)	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
QA_PIXEL	像素质量	位索引	0-65535	uint16	1	不适用
QA_RADSAT	辐射饱和度	位索引	0-65535	uint16	0	不适用
SR_ATMOS _OPACITY	大气不透明度	无单位	0-32767	int16	-9999	0.001 * DN
SR_CLOUD _QA	云罩质量	位索引	0-255	uint8	0	不适用

†没有数据或填充值。

‡物理测量值可以使用所列的转换公式从存储在产品中的数字编号 (DN) 得出。

更多信息可从Landsat 4-7 Collection 2 Science Product Guide中找到。

表 3：Landsat 8 和 Landsat 9 Level-2 表面反射测量

与 Landsat 5 和 Landsat 7 相比，Landsat 8 和 Landsat 9 Level-2 科学产品使用不同的算法生成，并且具有不同的输出测量值。

频段 ID	描述	单位	范围	数据类型	没有数据†	转换‡
SR_B1	表面反射带 1（沿海气溶胶）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B2	表面反射率波段 2（蓝色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B3	表面反射率波段 3（绿色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B4	表面反射率波段 4（红色）	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B5	表面反射率波段 5 (NIR)	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B6	表面反射率波段 6 (SWIR 1)	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
SR_B7	表面反射率波段 7 (SWIR 2)	无单位	1-65455	uint16	0	2.75e-05 * DN - 0.2
QA_PIXEL	像素质量	位索引	0-65535	uint16	1	不适用
QA_RADSAT	辐射饱和度	位索引	0-65535	uint16	0	不适用
SR_QA _AEROSOL	气溶胶水平	位索引	0-255	uint8	1	不适用

†没有数据或填充值。

‡物理测量值可以使用所列的转换公式从存储在产品中的数字编号 (DN) 得出。

更多信息可参见Landsat 8 OLI/TIRS Collection 2 Science Product Guide和Landsat 8-9 OLI/TIRS Collection 2 Level 2 Data Format Control Book

质量评估范围

像素质量评估 (QA_PIXEL) 波段由 CFMask 算法生成。使用不同的位定义是因为卷云波段仅在 Landsat 8 和 9 上可用。该波段与表面反射率和表面温度产品相关。

表 4：像素质量评估 (QA_PIXEL) 位索引。

少量	Landat 5 & 7	陆地卫星 8 和 9	描述值
0	充满	充满	0 表示图像数据；1 用于填充数据
1	扩张的云	扩张的云	0 表示云没有扩张或没有云；1 云膨胀
2	没用过	卷云	0 表示卷云置信度不是；1 表示高置信度卷云
3	云	云	0 表示云置信度不高；1 表示高置信度云
4	云影	云影	0代表云影信心不高；1 为高置信度云影
5	雪	雪	0 表示雪/冰信心不高；1 用于高置信度积雪
6	清除	清除	如果设置了云或扩张云位，则为 0；如果 Cloud 和 Dilated Cloud 位未设置，则为 1
7	水	水	0 代表陆地或云；1 用于水
8-9	云信心	云信心	00 表示没有置信水平集；01 信心低下；10 中等信心；11 高信心
10-11	云影自信	云影自信	00 表示没有置信水平集；01 信心低下；10 保留；11 高信心
12-13	雪/冰信心	雪/冰信心	00 表示没有置信水平集；01 信心低下；10 保留；11 高信心
14-15	没用过	卷云信心	00 表示没有置信水平集；01 信心低下；10 保留；11 高信心

Landsat 5、7 和 8/9 的辐射饱和质量评估 (QA_RADSAT) 波段不同，因为传感器具有不同的光谱波段。该波段与表面反射率和表面温度产品有关。

表 5：辐射饱和质量评估 (QA_RADSAT) 位索引。

少量	陆地卫星 5	陆地卫星 7	陆地卫星 8 和 9	描述值
0	波段 1（蓝色）	波段 1（蓝色）	波段1	0 不饱和；1 饱和数据
1	波段 2（绿色）	波段 2（绿色）	波段 2（蓝色）	0 不饱和；1 饱和数据
2	波段 3（红色）	波段 3（红色）	波段 3（绿色）	0 不饱和；1 饱和数据
3	波段 4 (NIR)	波段 4 (NIR)	波段 4（红色）	0 不饱和；1 饱和数据
4	频段 5 (SWIR1)	频段 5 (SWIR1)	波段 5（近红外）	0 不饱和；1 饱和数据
5	频段 6 (TIR)	波段 6L (TIR)†	频段 6 (SWIR1)	0 不饱和；1 饱和数据
6	波段 7 (SWIR2)	波段 7 (SWIR2)	波段 7 (SWIR2)	0 不饱和；1 饱和数据
7	没用过	没用过	没用过	0
8	没用过	频段 6H (TIR)‡	波段 9（卷云）	0 不饱和；1 饱和数据
9	丢弃的像素	丢弃的像素	没用过	0 像素存在；1 个检测器没有值 - 没有数据
10	没用过	没用过	没用过	0
11	没用过	没用过	地形遮挡	0 无地形遮挡；1 地形遮挡
12	没用过	没用过	没用过	0
13	没用过	没用过	没用过	0
14	没用过	没用过	没用过	0
15	没用过	没用过	没用过	0

†,‡对于 Landsat 7 产品，波段 6 TOA 亮温产品由 ETM+ 波段 6 高增益 (6H) 和波段 6 低增益 (6L) 合并而成。合并的波段 6 由波段 6H 中未饱和的像素组成。当 6H 波段像素在 6H 动态范围（从 240K 到 322K）之外的亮度温度饱和时，即使这些像素已经饱和，它们也会被 6L 波段的像素填充。

对于 Landsat 5 和 7，另一个云掩模波段 (SR_CLOUD_QA) 可用，但不如 QA_PIXEL 波段准确。

表 6：Landsat 5 和 Landsat 7 云掩码 (SR_CLOUD_QA) 位索引。

少量	属性
0	深色密集植被 (DDV)
1	云
2	云影
3	毗邻云
4	雪
5	水
6	没用过
7	没用过

对于 Landsat 8 和 9，可能影响产品的气溶胶检索信息在 SR_Aerosol_QA 波段中提供。默认的“气溶胶水平”是气候学 (00)，这意味着没有应用气溶胶校正。不推荐使用“气溶胶水平”分类为高的像素。

表 7：Landsat 8 和 Landsat 9 气溶胶水平 (SR_Aerosol_QA) 位指数。

少量	旗帜	描述值
0	充满	0 像素未填充；1 个像素已填充
1	有效的气溶胶回收	0 像素检索无效；1 像素检索有效
2	水	0 像素不是水；1 像素是水
3	没用过	0
4	没用过	0
5	内插气溶胶	0 像素没有气溶胶插值；1 像素是气溶胶插值
6-7	气溶胶水平	00 气候学；01 低；10 中等；11 高

加工

Landsat Collection 2 Level-2 产品由 USGS 从 Collection 2 Level-1 输入进行处理。Landsat 8-9 OLI 地表反射率产品是使用地表反射率代码 (LaSRC) 算法生成的。Landsat 4-5 TM 和 Landsat 7 ETM+ 表面反射率产品是使用 Landsat 生态系统干扰自适应处理系统 (LEDAPS) 算法生成的。

媒体和示例图像

图 1：利比亚的黎波里地区一个地区的 Landsat 假彩色合成图（突出显示植被），显示了从 1984 年到 2021 年选定日期之间的变化。

相关服务

• 太空水观测

• GeoMAD 无云复合服务

• Landsat Collection 2 Level-2 地表温度

参考

• USGS Collection Level-2 网站

• Landsat 8-9 OLI/TIRS Collection 2 Level-2

• Landsat 7 ETM+ Collection 2 Level-2

• Landsat 4-5 TM Collection 2 Level-2

执照

从 USGS 下载的 Landsat 数据没有任何限制；它可以根据需要使用或重新分配。USGS 要求您在引用、复制或重新打印 USGS Landsat 数据或图像时包含数据源声明。

致谢

Landsat Level-2 Surface Reflectance Science 产品由美国地质调查局提供。

数据访问

亚马逊网络服务 S3

Landsat Collection 2 Level-2 在 AWS S3 中可用，由Public Dataset Program赞助。

表 8：AWS 数据访问详细信息。

AWS S3 详细信息
铲斗 ARD	arn:aws:s3:::deafrica-landsat
地区	af-south-1

该存储桶位于 AWS 区域af-south-1（开普敦）。可以按如下方式应用其他区域规范：

aws s3 ls --region=af-south-1 s3://deafrica-landsat/

文件路径遵循格式collection02/level-2/standard//////。

表 9：AWS 文件路径约定。

文件路径元素	描述	例子
sensor	Landsat 传感器名称、tm或etm用于oli-tirslandsat 5、7 和 8/9	oli-tirs
year	观察年	2021
path	Landsat 轨道路径 ID	172
row	Landsat 轨道行 ID	057
scene_id	Landsat 场景 ID	LC08_L2SP_172057_20210101_20210308_02_T1

OGC 网络服务 (OWS)

该产品可通过 DE Africa 的 OWS 获得。

表 10：OWS 数据访问详细信息。

OWS 详细信息
名称	DE Africa Services
Web 地图服务 (WMS) URL	https://ows.digitalearth.africa/wms?version=1.3.0
网络覆盖服务 (WCS) URL	https://ows.digitalearth.africa/wcs?version=2.1.0
图层名称	ls5_sr, ls7_sr, ls8_sr,ls9_sr

开放数据立方体 (ODC)

Landsat Collection 2 Level-2 产品可通过 Digital Earth Africa ODC API 访问，该 API 可通过Digital Earth Africa Sandbox获得。

ODC 产品名称： ls5_sr , ls7_sr, ls8_sr,ls9_sr

可以使用默认名称或任何波段的替代名称来调用特定的数据波段，如下表所示。没有指定频段的ODCDatacube.load命令将加载所有频段。

表 11：Landsat 5 和 Landsat 7 Level-2 Surface Reflectance（ODC 产品 ls5_sr 和 ls7_sr）波段名称。

乐队名称	替代名称	填充值
SR_B1	band_1，蓝色	0
SR_B2	band_2，绿色	0
SR_B3	band_3，红色	0
SR_B4	band_4，近红外	0
SR_B5	band_5，漩涡_1	0
SR_B7	band_7，漩涡_2	0
QA_PIXEL	pq，像素质量	1
QA_RADSAT	radsat，radiometric_saturation	0
SR_ATMOS_OPACITY	atmos_opacity	-9999
SR_CLOUD_QA	cloud_qa	0

表 12：Landsat 8 和 Landsat 9 Level-2 Surface Reflectance（ODC 产品 ls8_sr 和 ls9_sr）波段名称。

乐队名称	替代名称	填充值
SR_B1	band_1，coastal_aerosol	0
SR_B2	band_2，蓝色	0
SR_B3	band_3，绿色	0
SR_B4	band_4，红色	0
SR_B5	band_5，近红外	0
SR_B6	band_6，漩涡_1	0
SR_B7	band_7，漩涡_2	0
QA_PIXEL	pq，像素质量	1
QA_RADSAT	radsat，radiometric_saturation	0
SR_QA_AEROSOL	qa_aerosol, 气溶胶_qa	1

波段名称区分大小写。

技术信息

表面反射率

Landat 5、7、8 和 9 的表面反射率产品是使用两种不同的方法生成的。

Landsat 5 TM 和 Landsat 7 ETM+ Collection 2 表面反射率是使用 Landsat 生态系统干扰自适应处理系统 (LEDAPS) 算法生成的。该软件将中分辨率成像光谱仪 (MODIS) 大气校正程序应用于 1 级数据产品。水汽、臭氧、大气高度、气溶胶光学厚度和数字高程与 Landsat 数据一起输入到太阳光谱 (6S) 辐射传输模型中卫星信号的第二次模拟，以生成大气层顶部 (TOA) 反射率、地表反射率、TOA 亮度温度以及云、云阴影、相邻云、陆地和水的遮罩。

Landsat 8 和 Landsat 9 OLI Collection 2 Surface Reflectance 数据是使用 Land Surface Reflectance Code (LaSRC) 生成的，该代码利用沿海气溶胶波段进行气溶胶反演测试，使用来自 MODIS 的辅助气候数据，以及独特的辐射传输模型.