【遥感卫星数据】Landsat数据Collection1和Collection2区别
Landsat卫星的产品数据每五年更新一次，主要改进了几何校正和辐射校正精度。从2022年1月1日起，所有新数据将采用Landsat Collection 2，旧数据将持续生产到2022年12月31日。Collection 1包含多个波段的Level-1产品，分为L1TP、L1GT和L1GS三种处理等级，其中L1TP质量最高。Collection 2分为Level-1和Level-2，Level-1提高了几何精度，使用更高精度的DEM和新的GCPs数据，Level-2提供多光谱的地表反射率和热红外温度数据，使用改进的算法。附注部分提到SR=DN0.0000275-0.2和ST=DN0.00341802+149-273的转换公式。
文章目录
- 1 概述部分
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第一集合 Landsat 数据
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第二集合 Landsat 数据
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3.1 第二集合 级别1的产品
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3.2 第二集合 级别2的产品
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参考资料
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1 总体介绍
Landsat卫星的产品数据每隔几年就会有一次改进，重点提升了几何校正精度以及辐射校正精度。此外，在更新产品时，会重新生成所有历史数据存档，这一做法非常值得称赞。
2020年推出Landsat Collection 2，之前的产品是Landsat Collection 1。
自2022年1月1日起，所有新增的Landsat数据将全部转为Landsat Collection 2，此前的存档数据将被重新生产，直至2022年12月31日，期间Collection 1产品将继续支持搜索与下载服务。
下图为在earthexplorer 选择数据时候的选项
2 Landsat Collection 1
该集合包含自1972年以来所有 Landsat 8的OLI/TIRS、Landsat 7的ETM+、Landsat 4-5的TM和Landsat 1-5的MSS的Level-1数据产品 。
主要来自Collection 1的是Level-1数据。这些数据经过了几何校正和辐射定标的处理，分为几何校正的不同等级，具体包括L1TP、L1GT和L1GS三个等级。
- L1TP 处理等级：经过辐射定标和基于地面控制点与数字高程模型（DEM）的高精度正射校正；
- L1GT 处理等级：经过辐射定标和借助星历数据与DEM数据的几何校正；
- L1GS 处理等级：经过辐射定标和仅基于星历数据的系统几何校正。
其中，质量最高的为L1TP数据，也是我们目前最常用的。
基于数据处理水平和数据质量标准，L1级数据将被划分为三种类型的数据，其中，Real-Time (RT)、Tier1(T1)和Tier 2 (T2)是主要的分类依据。通过文件名这一特征，可以方便地识别出不同数据类型。
（1）Real-Time (RT)
新获取的Landsat 8 OLI/TIRS数据在下行链路上进行处理，主要用于应急场景，通常可在12小时内完成下载，而在数据获取后的14至16天内重新处理，以生成T1或T2产品。
（2）Tier1(T1)
数据质量最优的Landsat影像被归类为T1，主要包含在L1TP处理等级中，其几何精度优于12米的均方根误差（RMSE）。这些影像经过严格的几何校正和辐射定标处理，非常适合用于多时相数据分析。
（3）Tier 2 (T2)
在处理过程中未达到T1标准的Landsat影像被归类为T2等级。T2等级与T1等级具有相同的辐射标准。由于缺乏必要的轨道信息以及大面积的云层覆盖等条件限制，所选择的地面控制点数量不足，未能达到T1等级的几何精度要求。该处理等级主要包括L1GT和L1GS两个阶段的数据处理。
如下为三种类型数据的命名：
Real-Time: LE07_L1GT_037035_20160314_20160314_01_RT
Tier 1: LE07_L1TP_016039_20040918_20160211_01_T1
Tier 2: LT04_L1GS_017036_19821115_20160315_01_T2
3 Landsat Collection 2
Collection 2数据集涵盖Level-1和Level-2两个级别的数据。其中Level-2数据包括经过大气校正的多光谱地表反射率图像数据和地表温度数据。
3.1 Collection 2 Level-1产品
相较于Collection 1 Level-1的数据，Collection 2 Level-1数据显著提升了几何校正和辐射定标的精度。Landsat Collection 2 Level-1数据的命名约定和波段标识符遵循与Landsat Collection 1一致的命名规范。Level-1数据采用unsigned 16-bit integer format作为数字形式，并且每景元数据文件中的辐射比例因子可用于将数据转换为TOA或辐射率。此外，图像文件采用COG格式提供。
Landsat Collection 2 Level-1的几何校正精度得到了显著提升，采用了更高精度的数字高程模型（DEM）以及最新的地面控制点版本（GCPs Phase 4）。GCPs Phase 4整合了Landsat 8和欧空局（ESA）发布的哨兵2的控制点数据，从而显著提升了几何校正精度。
Landsat Collection 2 Level-1对Landsat 8 TIRS和OLI进行了优化，实现了更精确的绝对辐射校准和相对增益。如图所示，两个图像均被缩放至相同的辐射范围。在相对均匀的水体中，辐射条纹水平的降低是显而易见的。
图标题：TIRS波段10图像样本。在处理至Collection 1（左）时，图像样本呈现明显的辐射条纹特征；而经过处理至Collection 2（右）时，辐射条纹显著减少。来源：USGS。
3.2 Collection 2 Level-2产品
该数据集主要提供多光谱波段的地表反射率和热红外波段的地表温度数据，其中，多光谱数据经过了大气校正处理。采用的大气校正算法也得到了显著提升：
- 采用Land Surface Reflectance Code (LaSRC，版本1.5.0)对Landsat 8影像进行处理
- 采用Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System (LEDAPS，版本3.4.0)处理Landsat 4-7影像
- Landsat 4-8 表面温度产品基于罗彻斯特理工学院和 NASA 喷气推进实验室合作开发的 Landsat 表面温度算法（版本1.3.0）生成。
第二级多光谱波段地表反射率和热红外波段地表温度产品在T1或T2生成产品生成后24小时内即可生成。如图所示，Collection 1的大气表观反射率和Collection 2的地表反射率表现。
Landsat 9于2021年9月成功发射并完成在轨检验后，将在4至6小时后支持获取Collection 2的Level-1 T1或T2数据，并在3个工作日内提供Level-2的表面反射率和表面温度产品信息。支持获取Collection 2的Level-1 T1或T2数据，同时在3天内提供Level-2的表面反射率和表面温度产品。并提供Level-2的表面反射率和表面温度产品数据。
附：Collection 2 Level-2像元值（pixel value）转化为反射率或者地表温度
SR=DN*0.0000275-0.2 ST=DN*0.00341802+149-273
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参考资料
https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16288108.html
https://www.usgs.gov/landsat-missions
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