LandSat-7

Landsat 7
Заказчик	NASA, NOAA
Производитель	Lockheed Martin Missiles and Space
Задачи	Дистанционное зондирование Земли
Спутник	Земля
Запуск	1999-04-15 18:32 UTC
Ракета-носитель	Дельта-2 7920
Стартовая площадка	База Ванденберг, SLC-2W
Длительность полёта	13 лет, 6 месяцев, 3 дня
NSSDC ID	1999-020A
SCN	25682
Технические характеристики
Масса	1973 кг
Размеры	4,3×2,74 м
Мощность	1550 Вт
Срок активного существования	5 лет
Элементы орбиты
Тип орбиты	солнечно-синхронная, приполярная
Большая полуось	7080,6 км
Эксцентриситет	0,00205
Наклонение	98,2°
Период обращения	98,4 минут
Апоцентр	698 км
Перицентр	669 км
Интервал повторения	16 суток
Опорная система	WRS-2
Целевая аппаратура
ETM+	Картограф оптического и ближнего инфракрасного (VNIR), коротковолнового инфракрасного (SWIR) и теплового инфракрасного диапазонов (TIR)
Пространственное разрешение	ETM+: 15 м (VNIR), 30 м (SWIR) и 60 м (TIR)
Полоса захвата	ETM+: 185 км
Спектральная полоса	ETM+: 4 канала (VNIR)
Бортовая память	378 Гбит
Сайт проекта
Landsat 7 на Викискладе

LandSat 7 — спутник дистанционного зондирования Земли, последний из запущенных в рамках программы Landsat. Выведен на орбиту в 1999 году и продолжает работу. Основной целью спутника было обновление глобального архива спутниковых фотографий. Хотя программа LandSat управлялась NASA, данные съемок обрабатываются и распространяются Геологической службой США. Программа NASA World Wind и большинство картографических сайтов (Google Maps, Yahoo Maps, Bing Maps) используют в качестве основы изображения, полученные с Landsat 7.^[1] У спутника есть несколько компаньонов, следующих по близким орбитам с интервалом несколько минут: аппараты Earth Observing-1, SAC-C и Терра. Вместе данная группировка иногда называется «утреннее созвездие» (The morning constellation).^[2][3]

Инвестиции в проект превысили 700 млн USD к 2003 году.^[4]

Спецификации

Миссия Landsat 7 изначально рассчитана на длительность 5-7 лет. Спутник мог снимать и передавать до 532 изображений в сутки. Используется полярная, солнечно-синхронной орбита, рассчитанная таким образом, что спутник пролетает над всей поверхностью планеты. При высоте 705 км на полное сканирование поверхности уходит 232 оборота или 16 суток. Съемка местности происходит примерно в 10 часов утра (±15 минут) по местному солнечному времени.

Повторяемость трека поддерживается с помощью маневров с точностью ± 5 км^[4]. Схема трека получила собственное обозначение WRS (англ. Worldwide Reference System). В ней поверхность планеты делится на 233 столбца (соответствует орбите) и 248 ряда.

Аппарат весит 1973 кг, его длина 4,3 м, диаметр 2,8 м. В отличие от предыдущих аппаратов программы, использовавших магнитную ленту, на Landsat 7 установлен массив твердотельной памяти на 378 гигабит^[5] (примерно 100 изображений). Основным инструментом для получения изображений является Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), созданный компанией Raytheon в отделении Santa Barbara Remote Sensing.

Параметры инструмента ETM+:^[2]

• Используется сканирование с помощью подвижного зеркала (7 циклов в секунду);
• Полоса захвата 185 км (угол зрения 15º);
• Телескоп: рефлектор системы Ричи-Кретьена с 2 зеркалами из стекла с низким коэффициентом расширения (ULE, Ultra Low Expansion);
• Апертура телескопа 40.6 см; фокусное расстояние 243.8 см, относительное отверстие f/6.0;
• Размеры сканера: 1.5 м x 0.7 м x 2.5 м; масса 300 кг;
• Панхроматическая камера с разрешением 15 метров на точку (1 канал);
• Полноапертурная, 5 % абсолютная радиометрическая калибровка;
• Инфракрасная камера с разрешением 30 метров (6 каналов);
• Температурный сенсор (Дальний ИК диапазон) с разрешением 60 метров.

Фокальная плоскость разделена при помощи специальной оптической системы на основную и «холодную» часть. В основной части находится 32 фотодиода SiPD панхроматического диапазона; 4 группы по 16 фотодиодов SiPD инфракрасного диапазона (до 0.9 мкм). В холодной части фокальной плоскости, охлаждаемой до 91 K, находятся 2 группы по 16 фотодиодов InSb коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR, 1.55—1.75; 2.09—2.35 мкм) и 8 фотодиодов HgCdTe теплового ИК диапазона (TIR, 10.4—12.5 мкм).^[2]

Для связи с землей используются 2 ненаправленные антенны S-диапазона (5 Ватт, скорость передачи около 0.3 Мбит/с, частоты 2106.4 и 2287.5 МГц) и 3 антенны X-диапазона (3.5 Ватт, общая скорость в 6 каналах 450 Мбит/с, частоты 8082.5, 8212.5, 8342.5 МГц)^[5] Протокол совместим с CCSDS 701.0-B-1.^[6]

Также велись работы по проектированию для аппарата четырехканального сенсора HRMSI (Мультиспектральный стереосенсор оптического и ближнего инфракрасного диапазонов). Планировавшееся разрешение: 5 м (в панхроматическом канале) и 10 м (в мультиспектральном); полоса захвата: 60 км. Работы над инструментом были прекращены в мае 1994 года из-за недостаточного финансирования. ^[7]

Сбой Scan Line Corrector

31 мая 2003 года вышел из строя прибор Scan Line Corrector (SLC) в инструменте ETM+. Прибор SLC состоит из пары небольших зеркал, которые вращаются вместе с движением основного сканирующего зеркала ETM+. Назначение прибора — компенсация продольного движения спутника, таким образом, чтобы итоговые полосы сканирования были расположены параллельно друг другу и перпендикулярно направлению движения спутника. Без компенсации при помощи SLC, получаемые изображения имеют вид «зигзага», когда некоторые участки поверхности снимаются дважды, а некоторые вообще не снимаются. Спутник поставляет примерно на четверть меньше данных без такой коррекции.^[8]

После аварии SLC была организована группа Anomaly Response Team (ART) из представителей USGS, NASA, и Hughes Santa Barbara Remote Sensing (производитель инструмента ETM+). Группа предоставила список возможных причин поломки, большая часть из которых указывала на механические проблемы самого SLC. Поскольку на борту нет запасного прибора SLC, механическая проблема инструмента не может быть исправлена. Однако, группа не могла исключить электрическую поломку. Поэтому 3го сентября 2003 директор USGS Charles G. Groat разрешил проекту Landsat перенастроить инструмент ETM+ и другие системы космического аппарата, чтобы использовать запасное электрическое оборудование («Side-B»).

5 сентября 2003 года, после перенастройки, инструмент ETM+ был включен и снова стал передавать данные в наземный центр Landsat в EROS недалеко от Sioux Falls, South Dakota. Сразу же стало ясно, что переключение на запасное электрическое оборудование не исправило проблемы с SLC. Затем инструмент был перенастроен обратно на основное электрическое оборудование. Последующее заключение группы признало механические причины поломки и их неустранимость.

Landsat 7 продолжил собирать данные в подобном режиме. Некоторые ГИС позволяют пользователям заполнять неотснятые участки изображения данными с других витков Landsat 7^[9] или путем интерполяции. Чтобы продолжить программу Landsat, до конца 2010-ого десятилетия должен быть выведен в космос эквивалентный научный датчик на новом спутнике.

Отключение SLC не повлияло на радиометрическую точность и на качество работы фотодиодов.^[4]

Спутниковые мозаики

Инфракрасная спутниковая фотография Токио, снятая LandSat-7.

В августе 1998 года, NASA заключило контракт с EarthSat на производство глобальной мозаики Landsat GeoCover (Geocover 2000 в программе NASA World Wind). Данная мозаика доступна для бесплатной загрузки в формате MrSID и стала первой ^{[источник не указан 79 дней]} глобальной свободно доступной мозаикой.

Спутниковые снимки для большей части поверхности земли, используемые на онлайн-сервисах Карты Google^[10], Google Планета Земля^[11], Карты Bing (ранее MSN Maps)^[1] и Карты Yahoo!, основаны на обработанных и приведенных к естественным цветам снимках Landsat 7 ^[12].

См. также

• LandSat-5
• Virtual globe

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Russian inputs into international GLS-2010 project «Tiled images, created based on the Landsat satellite images, are used basically in all popular web-mapping services abroad (Google Earth, Bing Maps, Yahoo! Maps)»
2. ↑ ^{1 2 3} eoPortal directory: Landsat-7
3. ↑ http://atrain.nasa.gov/intro.php "the Morning Constellation, whose members all have equator crossings in the late morning around 10:30 a.m. (and late evening, at about 10:30 p.m.) The morning constellation presently consists of Terra, Landsat-7, SAC-C and the New Millennium Program’s Earth Observing-1 (EO-1)."
4. ↑ ^{1 2 3} http://www.conae.gov.ar/simposio/am/Williams.pdf slide 26, 14, 23
5. ↑ ^{1 2} Observation of the earth and its environment: survey of missions and sensors. 4th edition, H. J. Kramer // Springer 2002, ISBN 3-540-42388-5 Section «D.21.3 Landsat-7», pages 447—451 «378 Gbit capacity to capture data»
6. ↑ landsat.usgs.gov/documents/DFCB_Vol_IV.L.pdf
7. ↑ Three Decades of Landsat Instruments. «As a result, work on HRMSI ceased in May of 1994»
8. ↑ http://landsat.usgs.gov/Landsat_7_ETM_SLC_off_data_products.php " estimated 22 % of any given scene is lost because of the SLC-off failure. "
9. ↑ LandSat missons FAQ, How do I fill in the gaps in my SLC-off image? "Multiple SLC-off images are required to utilize this method, "
10. ↑ GEOG 205 — CARTOGRAPHY & Geomatics. Lecture 16 SATELLITE IMAGERY «Landsat 7 data are the basis of Google maps and Google Earth»
11. ↑ Landsat Data Base Map for Google Earth «however, over the vast majority.. of Earth’s surface, the highest-resolution data available is Landsat 7 ETM+ pan-sharpened data (15 m).» «On March 23, 2006, Google Earth™ announced its switch to TruEarth® for the Google Earth™ base map. TruEarth® is a TerraMetrics® product also made from orthorectified Landsat 7 data. TerraMetrics® produced TruEarth® using its proprietary natural-color processing.»
12. ↑ The LANDSAT Program // HIS 135 History of the Contemporary World. "Landsat data … is seen .. on web mapping services like Google Maps/Google Earth, MSN Maps or Yahoo Maps. These large area displays are based on enhanced and color balanced Landsat-7 imagery.

Ссылки

• NASA’s Landsat 7 Website (англ.)
• Landsat 7 Science Data Users Handbook (англ.)
• Статья о LandSat-7 в вики-энциклопедии неогеографии
• The USGS' Landsat Website
• Landsat 7 Media Kit. Boeing.(недоступная ссылка — история)
• NASA’s World Wind Project
  • List of Landsat layers available in World Wind
• NASA Applied Sciences Directorate website for free viewing/download of Landsat GeoCover band 742 mosaics
• University of Maryland Global Land Cover Facility for free viewing/download of individual Landsat images, GeoCover mosaics, and other earth imagery data
• EarthSat’s NaturalVue 2000: Global natural color satellite imagery coverage (resolution 15 m), based on Landsat 7 data acquired between 1999 and 2001
• TerraColor.Net — TerraColor 15m imagery website
• TruEarth 15m imagery website
• ICEDS Webserver, a free WMS compliant webserver, serving a variety of Geographic data including Landsat images
• Atlogis Maps and Atlogis Meta-Maps: Online-Viewer for Landsat 5 and Landsat 7 Natural Color Mosaic