Landsat

Landsat on seeria tehiskaaslasi, mis on Maa seire satelliidid.

Landsati programmi alustas NASA, kes 23. juulil 1972 viis orbiidile esimese tsiviilotstarbelise Maad pildistava satelliidi Earth Resources Technology Satellite (ERTS-1), mis hiljem nimetati ümber satelliidiks Landsat 1. Selle satelliidi pardal olev multispektraalne skanner MSS oli samm digitaalsete ülesvõtete ja andmehõive suunas.^[1] 1983. aastal anti Landsati programm üle NOAA-le (National Oceanic and Atmospheric Administration, USA).

Keskmise ruumilise lahutusega satelliitide seas, kus pildi piksli suurus on kümmekond kuni mõnikümmend meetrit maapinnal, leiavad Landsati seeria satelliidid (Landsat 4, Landsat 5) oma 30-meetrise lahutusega skanneriga Thematic Mapper (TM) ja selle edasiarendusega Landsat-7-1 ETM+ Maa kaugseire rakendustes kõige enam kasutust. Landsati piltide populaarsus tugineb Landsati programmi süstemaatilisele andmekogumise skeemile ning globaalse katvusega piltide arhiivile. Landsati piltide populaarsust toetavad ka üsna suur pildiväli, piltide suhteliselt odav hind ning piisav ruumiline lahutus, et kirjeldada enamlevinud nähtusi maakatte muutuste dünaamikas.^[2]

Landsati MSS- ja TM-piltidega on tehtud Eesti satelliidipildi-atlas^[3].

^[4]

Multispectral Scanner oli Landsati programmi esimeste satelliitide skanner. Landsati MSS-pilte salvestati enam kui 20 aasta kestel, alates ERTS-1 üleslennutamisest kuni aastani 1993. Landsati MSS tootis maailma tarbijaskonnale pidevalt suure lahutusega "ülepinnalisi" pilte. Selle kiirgusvastuvõtja karakteristikuks oli multispektraalsus: instrumendil oli neli spektrikanalit – kaks spektri nähtavas piirkonnas ja kaks kanalit lähiinfrapunases piirkonnas, iga kanal 100 nm lai (jämeda lahutusega spektromeeter). Korduspildistamine toimus iga 18 päeva tagant. MSS tootis esmakordselt maailmas üldotstarbelisi satelliidipilte vahetult digitaalsel kujul.

Skanneri MSS parameetrid:

4 spektripiirkonda
Skaneerimisulatus 185 km
Piksli suurus maapinnal 57x79 m
Ruumiline lahutus 79 m
Radiomeetriline lahutus: 64 heleduse nivood, hiljem skaleeritud 256 nivooks.

Spektraalkanalid (mikromeetrites):

• Kanal 1: 0,5–0,6 (roheline)
• Kanal 2: 0,6–0,7 (punane)
• Kanal 3: 0,7–0,8 (lähiinfrapunane)
• Kanal 4: 0,8–1,1 (lähiinfrapunane)

Thematic Mapper on satelliitide Landsat 4 ja Landsat 5 põhiinstrument. MSS andmete rutiinne kogumine lõpetati 1992. aastal, kui TM kasutamine ületas oluliselt MSS andmete kasutust. TM sensoril on MSS-ga võrreldes rida eeliseid – parem ruumiline ja radiomeetriline lahutusvõime, kitsamad spektraalsed kanalid, parem spektraalne lahutusvõime, rohkem detektoreid kanali kohta. Nii nagu skanneril MSS, on ka skanneril TM fikseeritud kiirgusvastuvõtjad ning võnkuv peegel. Soojuskiirguse kanalis salvestatakse korraga neli pildirida, teistes kanalites 16 pildirida peegli ühe ida-lääs-ida suunalise võnke ajal. Selline lahendus parandab MSS-ga võrreldes radiomeetrilist lahutusvõimet ning pildi geomeetriat.^[5]

Skanneri TM parameetrid:

16 kiirgusvastuvõtjat
7 spektripiirkonda
Ruumiline lahutus 30 m
Ruumiline lahutus soojuskiirguse kanalis 120 m
Skaneerimisulatus 185 km
Radiomeetriline lahutus: 256 heleduse nivood

Spektraalkanalid (mikromeetrites):

• kanal 1: 0,45–0,52 (sinine)
• kanal 2: 0,52–0,60 (roheline)
• kanal 3: 0,63–0,68 (punane)
• kanal 4: 0,76–0,90 (lähiinfrapunane)
• kanal 5: 1,55–1,75 (keskmine infrapunane)
• kanal 7: 2,08–2,35 (keskmine infrapunane)
• kanal 6: 10,4–12,5 (soojuskiirguse piirkond)

ETM+ on satelliidi Landsat 7 skanner, millel on spektri nähtavas ja lähiinfrapunnases piirkonnas mõõtev pankromaatiline kanal.

Skanneri ETM+ parameetrid:

8 spektripiirkonda
Pankromaatilise kanali ruumiline lahutus 15 m
Spektraalsete kanalite ruumiline lahutus 30 m
Soojuskiirguse kanali ruumiline lahutus 60 m
Skaneerimisulatus 185 km

Spektraalkanalid (mikromeetrites):

• kanal 1: 0,450–0,515
• kanal 2: 0,525–0,605
• kanal 3: 0,630–0,690
• kanal 4: 0,750–0,900
• kanal 5: 1,550–1,750
• kanal 7: 2,090–2,350
• kanal 6: 10,4–12,5 (soojuskiirguse kanal)
• pan: 0,520–0,900 (pankromaatiline kanal)

1. kanal (sinine): 0,45–0,52 μm
Lühema lainepikkusega kiirguse kanal, mida kasutatakse peamiselt vee ökosüsteemide uurimiseks, sh setteühendite seirel veekogudes, korallriffide, vee sügavuse ja rannikuvee kaardistamisel. Kuna lühilaineline sinine valgus hajub teistest rohkem, on selle kanali pildid ka kõige mürarikkamad.

2. kanal (roheline): 0,52–0,60 μm
2. kanalil on sarnased omadused 1. kanaliga, kuid mitte nii äärmuslikud. See kanal näitab heas seisundis oleva taimkatte rohelist peegeldust. Kasutatakse eri tüüpi taimkatte eristamisel, selle seisundi kindlaks tegemisel.

3. kanal (punane): 0,63–0,69 μm
Nähtava punase kanal on oluline kanal tegemaks vahet eri tüüpi taimkatetel, kuna taimed neelavad peaaegu kogu punase valguse. Niisamuti on see kasulik kaardistamaks pinnase tüüpide ja geoloogiliste moodustiste piire.

4. kanal (lähiinfrapunane): 0,76–0,90 μm
4. kanali piltidel on veekogud väga tumedad, sest vesi neelab peaaegu kogu kiirguse sellel lainepikkusel. Seetõttu on 4. kanali abil võimalik eristada heledat pinnast ja taimkatet tumedast veest, kasutada veekogude piiride määratlemisel. Kanalit kasutatakse ka taimestiku biomassi koguse mõõtmisel vaatlusväljas, teravilja tuvastamisel, pinnase ja teravilja eristamisel.

5. kanal (keskmine infrapunane): 1,55–1,75 μm
Kanal on väga tundlik niiskusesisalduse suhtes, mistõttu seda kasutatakse palju taimkatte ja pinnase niiskusesisalduse seireks. Niisamuti on kanalist abi ka põua uurimisel. Lisaks saab seda kanalit kasutada eristamaks eri liiki pilvi, lund ja jääd.

6. kanal (soojuslik infrapunane): 10,4–12,5 μm
Kanalit saab kasutada maapinna temperatuuri mõõtmisel, sest kanal mõõdab maapinna infrapunast kiirgusvoogude kogust (soojust) ja aitab määrata geotermilise tegevuse asukohta. Lisaks saab selle abil klassifitseerida taimestikku, analüüsida taimestiku olukorda ja mõõta maapinna niiskusesisaldust. Kanalit võib kasutada ka pilvede eristamiseks heledast pinnasest, kuna pilved on üldiselt väga madala temperatuuriga. Võrreldes teiste multispektraalsete ETM kanalitega, on 6. kanali eripäraks see, et tema resolutsioon on poole väiksem (60 m, teistel 30 m).

7. kanal (keskmine infrapunane): 2,08–2,35 μm
Kanalit kasutatakse 5. kanaliga sarnaselt taimkatte niiskusesisalduse mõõtmisel, kuigi enamasti eelistataksegi selleks 5. kanali pilte. See kanal aitab kaardistada pinnast ja kivimeid, mineraale.^[6]

Landsati vaatlused on teadusmaailmas ja paljudes kasutusvaldkondades leidnud laialdast heakskiitu. Selle tõestuseks on Teaduse Tsiteerimisindeks (Science Citation Index), mille järgi rohkem kui 3200 retsenseeritud teadusartiklis kasutati Landsati kogutud andmeid ja see number on aja jooksul pidevalt kasvanud.

Landsati esimesed kasutusvõimalused olid peamiselt piiritletud kaugseire ja selle meetodite uuendamisega. Tänapäeval on Landsati kasutusvaldkonnad laienenud ka muudele elualadele, nagu põllumajandus, metsandus, maakasutus, veeressursid, maavarde kasutamine. Viimastel kümnenditel on Landsati tähtsus kasvanud ka näiteks rahvastiku loendamisel, linnastumise mõõtmisel, rannikuäärsete märgalade kadumise analüüsimisel, põllumajanduslike alade viljakuse hindamisel, merejää liikumise, liustike taandumise ja korallrifi seisundi hindamisel.^[7]

18. novembril 2011 katkes TM piltide edastamine Landsat-5-lt. Skanneri MSS piltide edastamine oli peatunud juba mitu aastat varem. Veebruariks 2012 ei ole õnnestunud taastada TM piltide edastamist ega ka taaskäivitada skannerit MSS. Hiljem see siiski õnnestus ja viimased pildid saadi jaanuaris 2013.

Landsat-7 jätkab globaalsete kujutiste kogumist skanneriga ETM+, aga sellel skanneril on tehnilised probleemid, mistõttu piltidel on tühjad ribad. Landsati programmi jätkamiseks viidi veebruaris 2013 orbiidile Landsat-8.

• Kaugseire
• Satelliidifoto
• MODIS
• Spot

Pildid, videod ja helifailid Commonsis: Landsat

• "Maad seirav satelliit sai Guinnessi rekordite raamatusse" Novaator, 12. veebruar 2013