Landsat8数据不同波段组合的用途

2013年2月11日发射的Landsat系列最新卫星Landsat8，携带有OLI陆地成像仪和TIRS热红外传感器，Landsat8的OLI陆地成像仪包括9个波段，OLI包括了ETM+传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLI Band5(0.845–0.885 μm)，排除了0.825μm处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段 (band 1; 0.433–0.453 μm) 主要应用海岸带观测，短波红外波段(band 9; 1.360–1.390 μm) 包括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近，TIRS包括2个单独的热红外波段。下表是Landsat8中OLI和TIRS两个传感器波段说明：

表： Landsat8数据波段参数

波段	波长范围(μm)	空间分辨率 (m)
1-海岸波段	0.433–0.453	30
2-蓝波段	0.450–0.515	30
3-绿波段	0.525–0.600	30
4-红波段	0.630–0.680	30
5-近红外波段	0.845–0.885	30
6-短波红外1	1.560–1.660	30
7-短波红外2	2.100–2.300	30
8-全色波段	0.500–0.680	15
9-卷云波段	1.360–1.390	30
10-热红外1	10.60 -11.19	100
11-热红外2	11.50 -12.51	100

标准的数字相机拍摄得到的图像是真彩色的，效果和人眼看到的一样，红、绿、篮三个波段分别用红、绿、篮三个通道显示，当传感器有更多的波段，我们就可以得到更多的信息，以Landsat8为例，某些特殊的光谱波段可以帮助我们看到一些特殊的地物特征，或者可以透过"现象看到本质"。比如，近红外波段（NIR）是多光谱传感器常用的一个通道，因为在该通道，植被的反射率非常高，所以这个波段对于监测植被很有效；短波红外波段（SWIR）对监测裸土非常有效，它可以反应出裸土表面的湿度情况。类似的例子还有很多。下面以Landsat8数据为例，介绍多波段在不同的RGB组合下显示的效果及其应用。

（一）4,3,2,——真彩色合成，美国加利福尼亚州夫勒斯诺市

用OLI数据，可以得到真彩色合成的图像，这种图像的缺点是易受到大气的影响，有时图像不够清晰。

图(1) 4/3/2真彩色合成，美国加利福尼亚州夫勒斯诺市

（二）5,4,3——标准假彩色合成（CIR），用于植被相关的监测，美国科罗拉多

在这种波段组合下，植被显示为红色，植被越健康红色越亮，而且还可以区分出植被的种类，这种波段组合方式非常常用，用来监测植被、农作物和湿地。

图(2) 5/4/3标准假彩色合成（CIR），美国科罗拉多

（三）7,6,4——假彩色合成，用于城市监测，美国洛杉矶

这种波段组合用到了短波红外波段，相较于波长较短的波段来说，效果比较明亮。

图(3) 7/6/4假彩色合成，美国洛杉矶

（四）5,6,4——假彩色合成，有效区分陆地和水体，加拿大哈德逊河

这种波段组合，深浅的橙色和绿色是陆地，冰显示为很亮的玫红色，深浅蓝色是水。

图(4) 5/6/4假彩色合成，加拿大哈德逊河

（五）7,5,3——假彩色合成，具有良好的大气透射，美国华盛顿

这种波段组合和前面提到的5,6,4比较像，植被显示为不同深度的绿色，这种波段组合用于NASA生产的镶嵌的Landsat数据。

图(5) 7/5/3假彩色合成，美国华盛顿

（六）6,5,2——假彩色合成，农作物监测，科罗拉多弗鲁塔

这种波段组合，对监测农作物很有效，农作物显示为高亮的绿色，裸地显示为品红色，休耕地显示为很弱的墨绿色

图(6) 6/5/2假彩色合成，科罗拉多弗鲁塔

（七）7,5,2——假彩色合成，有效森林火灾，加利福尼亚州

这种波段组合类似上面提到的6,5,2，该组合用了更长波段的短波红外，对火点燃烧引起的烟雾的敏感度降低。

图(7) 7/5/2假彩色合成，加利福尼亚州

（八）6,3,2——假彩色合成，突出裸露地表上的一些景观，美国犹他州峡谷

这种波段组合对于没有或少量植被情况下，突出地表的景观，对地质监测有效。

图(8) 6/3/2假彩色合成，美国犹他州峡谷

（九）5,7,1——假彩色合成，有效监测植被和水体，坦桑尼亚的维多利亚河

这种波段组合使用了近红外波段、短波红外2波段和海岸波段，海岸波段是Landsat8独有的，可以穿透一些很小的微粒如灰尘、烟雾等，还能穿透浅的水域。在这种波段组合下，植被显示为橘红色。

图(9) 5/7/1假彩色合成，有效监测植被和水体，坦桑尼亚的维多利亚河

Landsat8还能有许多其他的波段组合，有时候单波段灰度图像也能解释一些特别的现象，比如下面是TIRS传感器的热红外1波段的图像，该影像位于冰岛，中间亮白色的区域是Bardarbunga火山，热红外波段灰度图像突出显示了从薄冰区向南部流动的熔岩流。

图(10) 冰岛Bardarbunga火山热红外波段灰度图

对于单波段的数据，还可以用颜色表渲染彩色显示，可清晰的显示一些特征，下图是将上面的灰度图设置了颜色表彩色显示的结果，下方蓝色区域是低温区，深红色是温度高的区域。

图(11) 冰岛Bardarbunga火山热红外波段配颜色表彩色显示

对多光谱图像利用不同的波段组合能帮助我们凸显感兴趣的地物，组合方式取决于感兴趣地物对不同波段的反射率特征，有一些经验可以借鉴，但在实际分析中，可以通过尝试，发现某个波段或者组合对于所做的区域效果明显，那么这个波段或者RGB波段组合方式就是适合的。

ENVI中进行波段组合非常方便，如下图为打开一个标准Landsat8数据，根据需求选择对应RGB合成显示。

图(12) 数据管理面板