جديدترين نسل از اين سنجنده‌ها هستند که تصاوير از نظر کيفيت، جزئيات، پوشش و مقادير بي‌همتا هستند. ازجمله ويژگي‌هاي برجسته اين نسل از سنجنده Landsat را می‌توان به‌صورت ذيل تشريح نمود:
پيوستگي داده: Landsat 8 سري‌هاي متوالي از آغاز بکار اين سنجنده‌ها از سال 1972 را به‌صورت پيوسته دنبال مي‌نمايد.
مأموریت پيمايش جهاني: Landsat 8 با قاعده خاصي داده‌هاي خود را در فواصل معيني ساخته و آرشيو جهاني از داده‌هاي خود را به‌هنگام‌سازي نموده اساساً تصاوير از نواحي وسيع زمين داراي پوششي بدون ابرند.
توليد داده‌هاي استاندارد رايگان: تمام محصولات به‌صورت رايگان توسط وب‌سایت مرکز USGS در اختيار کاربران قرار مي‌گيرند.
کاليبراسيون هندسي و رادیو متریک: داده‌ها توسط دو سنسور قرارگرفته در اين سنجنده، Operational Land (OLI)Imagery و ديگري Thermal Infrared Sensors (TIRS) کاليبره مي‌شوند به‌طوری‌که دقت کالیبراسیون براي بالاي اتمسفر با ضريب 5% مي‌باشد.
پيشبرد برنامه Landsat جزئي جدايي‌ناپذير از برنامه‌هاي ایالات‌متحده آمريکا مي‌باشد که براي اولويت‌هاي علمي من‌جمله تغيير پوشش زمين و پويايي کاربري زمين مورداستفاده قرار خواهد گرفت. در حقيقت هدف مأموریت Landsat 8 ارائه به هنگام تصاوير مرئي و مادون‌قرمز با کيفيت بالا و مطلوب، از تمام ناطق زمين و نزديک ساحل مي‌باشد که پيوسته پايگاه داد Landsat را به هنگام‌سازي مي‌نمايد. تمام داده‌هاي ورودي به پايگاه داده از نظر هندسه اکتسابي، کاليبراسيون، پوشش و نيز ويژگي‌هاي طيفي به اندازه کافي همساني دارد و براي آشکارسازی تغييرات جهاني و منطقه‌اي می‌توان با اطمينان استفاده نمود.
شکل 3 4- محدوده‌ي باندهاي Landsat 8
تصاوير در واحد راديانس مطلق به‌صورت 32 بيتي اعشاري پردازش مي‌شوند سپس به‌صورت اعداد صحيح 16 بيتي به محصولات سطح اول تبديل مي‌گردند و در ادامه اين مقادير مي‌توانند با استفاده از اسکيل فاکتورهاي طيفي که در متادياي تصاوير درج گرديده است به راديانس طيفي تبديل گردند.
Lλ = ML*Qcal + AL
بطوريکه:
Lλ راديانس طيفي،
ML ضريب پيمايشي مقياسي افزاينده راديانسي براي باند،
Qcal ضريب افزايشي راديانس
AL مقدار پيکسل سطح يک در DN.
همچنين مقادير راديانس مي‌توانند به‌صورت 16 بيتي به انعکاس بالاي اتمسفر نيز تبديل گردند. متاديتاي تصاوير landsat 8 اطلاعات مفيد و جامعي در رسيدن به اين اهداف در اختيار کاربر قرار مي‌دهد. (Zanter, 2015)
روش‌ها
پس از گردآوري تصاوير موردنیاز و لايه‌هاي اطلاعاتي براي منطقه موردمطالعه، تصاوير در دو مرحله پيش‌پردازش و پردازش مورد ارزيابي و انجام عمليات قرار مي‌گيرند. در مرحله پيش‌پردازش و قبل از استخراج لازم است تا عملياتي بر روي آن صورت پذيرد. از اين عمليات پيش‌پردازش می‌توان به تصحيحات هندسي و کاليبراسيون، ايجاد فايل ترکيبي، حذف اثرات ابر و توپوگرافي و ديگر موارد اشاره نمود. (Afify, 2011) البته بايد توجه نمود که با توجه به فناوري بکار رفته در Ladnsat 8 انجام اين عمليات از سهولت کافي برخوردار مي‌باشد.
پيش‌پردازش
عملکرد پيش‌پردازش تصاوير که گاهي به‌منظور ترميم و يکسان‌سازي داده‌هاي مخابره شده منسوب مي‌شود، براي تصحيح سنجنده‌ها، ازجمله تصحيح اعوجاجات اتمسفريک و هندسي استفاده مي‌گردد. ازآنجایی‌که اين عملکرد مستقيما روي مقادير داده‌ها صورت مي‌پذيرد، در نتيجه در دقت حاصله از انجام استخراج تغييرات اثرگذار مي‌باشد.
تصحيح هندسي تصاوير
هر تصوير سنجش‌ازدوري، صرف‌نظر از آنکه توسط يک سنسور چندطيفي يا اسکنر ليزري و يا دوربين‌هاي عکس‌برداري هوايي بدست آمده، بر اثر عوامل متعددي دچار تغييراتي در هندسه تصوير مي‌گردد. در واقع اين مشکل ذاتي در تصاوير سنجش‌ازدور است و تمام تصاوير بنا به شرايطي که در معرض تصويربرداري هستند دچار نوسانات هندسي مي‌گردند و ما تلاش مي‌کنيم تا از تصاوير دوبعدی به مدل‌های سه‌بعدي تصاوير دست يابيم.
تمام خطاهاي هندسي ممکن است بر اثر عوامل ذيل ايجاد گردند:
منظر اپتيکي سنجنده
حرکت سيستم اسکنر
حرکت و ثبات پلتفرم
ارتفاع و سرعت
امتداد زمين
انحنا و چرخش زمين
بااین‌حال تمام تصاوير Landsat قبل از دسترسي کاربران، عمليات تصحيح هندسي بر روي آن‌ها اعمال گرديده است و اين از مزيت‌هاي اين تصاوير مي‌باشد که زماني را براي انجام این کار اختصاص نمي‌دهند.
توضيح کامل‌تر براي اين سنجنده می‌توان گفت که ابزار پيشرفته‌اي در طول عمر آن به آن بانام سيستم برآورد تصوير (IAS) به‌عنوان قسمتي از آن افزوده گرديده است. اين سيستم به‌طورمعمول در طول مأموریت، تمام چهار ويژگي هندسي را به‌منظور بررسي و نظارت بر عملکرد هندسي سيستم و نيز چهار نوع از کاليبراسيون هندسي را به‌منظور برآورد ارزش بهبوديافته براي پارامتري هندسي سيستم فراهم مي‌آورد. (Landast 8 Documant) تمام پارامترهاي فوق را می‌توان در وب‌سایت رسمي USGS تحت نام CPF دريافت نمود.
چهار ويژگي هندسي عبارنتد از:
ويژگي ژئودتيکي
ويژگي هندسي (ژئومتريکي)
رجيستر نمودن26 تصوير به تصوير
رجيستر نمودن باند به باند
چهار کاليبراسيون هندسي عبارت‌اند از:
کاليبراسيون امتدادي سنجنده
کاليبراسيون سطح کانوني OLI (OLI Focal Plane)
کاليبراسيون امتدادي سنجنده TIRS
کاليبراسيون امتدادي باندها
به‌سبب ويژگي‌هاي اين سنجنده به توضيح مختصر از تصحيح هندسي در اين تحقيق اکتفا گرديده شده و تصاوير به‌صورت پرشي از اين مرحله عبور داده شده‌اند.
تصحيحات رادیو متریک
روش‌هايي که انحراف در مقادير يا تصحيحات ارزش‌های داده‌ها به علت اعوجاجات خاصي مانند اثرات اتمسفري (مانند وجود مه) خطاهاي سيستماتيک به هنگام تصويربرداري در داده‌هاي سنجش‌ازدور را مي‌کاهد تصحيحات رادیومتریک گويند. (De Bie et al, 2008) در واقع اين تصحيحات تبديلاتي هستند خطاهاي مستقل از عوامل هندسي در تصاوير را تصحيح مي‌کنند.
تصحيحات رادیو متریک بايد تصاوير ماهواره‌اي را براي استخراج بهتر آماده‌سازي نمايند.( Mishra et al, 2014) اين تصحيحات شامل دو دسته مي‌گردند: تصحيحات سيستماتيک و تصحيحات اتمسفريک. البته در روش معمول پردازش مانند نسبت‌گيري از باندها، آنالیز مؤلفه‌هاي اصلي و طبقه‌بندي به روش با نظارت كه در پردازش تصاوير چند طيفي مانند ETM و IRS با تعداد باندهاي حاكم و فاصله طيفي بين باندي زياد استفاده مي‌شود، عمل تبديل راديانس به بازتابش زياد ضروري نمي‌باشد چون تمامي محاسبات بر اساس مقايسه نسبي است و از نمودار پاسخ طيفي عوارض در پردازش تصاوير استفاده نمي‌شود.
تصحيحات سيستماتيک بر اثر عوامل مختلفي مي‌توانند ايجاد شوند، مانند خطوط جاافتاده که بر اثر بدبرداشت يا ثبت نامناسب اطلاعات در هنگام تصويربرداري از عوارض زمين و يا نوارنوارشدگي به علت عدم همگوني بين دتکتورهاي تعبيه‌شده در سنجنده و بسياري از عوامل ديگر که در کارکرد تصویربرداری سنجنده نقش دارند. (Tempd, 2000) مرحله مهمي که در اين تصحيح وجود دارد، کاليبراسيون طيفي مي‌باشد به‌این‌ترتیب که DN تصاوير بايد به مقادير Radiance تبديل گردند که در واقع کاليبراسيون داخلي سيستم سنجنده مي‌باشد. درواقع راديانس ميزان انرژي هدف بوده که پس از عبور از اتمسفر به سنجنده برخورد مي‌نمايد. (Mishra, 2014) در مورد معادلات اين تبديل در بخش مربوط به توضيحات سنجنده Landsat 8 توضيحات کافي داده شده است.
براي تبديل مقادير راديانس به ارزش‌های انعکاسي (TOP of Atmospher)، تمام مقادير 16 بيتي با استفاده از روابط ذيل مي‌توانند عمل نمود. معادله تبديل يک DN به TOA عبارت است از:
ρλ’ = Mρ*Qcal + Aρ
ρλ’ مقدار انعکاس طيفي بدون اعمال زاويه خورشيدي
Mρ ضريب مقياس انعکاسي براي باند
Qcal ضريب مقياس افزايشي انعکاسي براي باند
Aρ ارزش پيکسل در داده‌هاي سطح اول
البته بايد توجه داشت که ρλ’ مقدار انعکاسي پيکسل نيست زيرا شامل اعمال زاويه ارتفاع خورشيدي نمي‌شود. بدون منظور بايستي زاويه ارتفاع خورشيدي پيکسل مورد نظر توسط کاربر انتخاب گرديده و با توجه به زاويه داده شده در متاديتاي تصاوير مقدار آن را برآورد نمود:
ρλ= ρλ’/sin(θ)
بطوريکه: ϴ زاويه خورشيدي مي‌باشد که هم در متاديتا درج گرديده و هم قابل محاسبه مي‌باشد و ρλ مقدارانعکاس TOA.(Landsat Document)
پردازش و استخراج اطلاعات
مرحله پردازش تصاوير، پس از انتخاب صحيح روش‌ها و الگوريتم‌هاي درخور، مهم‌ترين قسمت عمليات را تشکيل مي‌دهد. نظر به تحقيق مورد هدف و نيز رسيدن به تغييرات دوره‌اي پوشش گياهي، بايد به تغييرات و ويژگي‌هاي گياهان توجه بسياري نمود. در مرحله پردازش چندين روش بدین منظور به کار گرفته شده است که با توجه به حجم وسيع تصاوير سنجش‌ازدوري زمان بسياري را به خود اختصاص مي‌دهد. پس از انجام پيش‌پردازش‌هاي لازم، روش‌های مورداستفاده ذیلاً تشريح مي‌گردد.
طبقه‌بندي تصاوير
