陆地卫星1号：从轨道观察农田与地表

1972年7月23日，美国国家航空航天局（NASA）从加利福尼亚州范登堡空军基地发射地球资源技术卫星1号（ERTS-1）。它要解决的不是一次拍到地球的问题，而是怎样以近似的尺度、波段和光照条件，反复观察同一片陆地，让农田、森林、水体和城市变化能够比较。1975年计划改用Landsat名称，ERTS-1也随之成为陆地卫星1号。

美国地质调查局（USGS）及内政部其他机构把卫星观测同土地、水资源和地质调查联系起来；NASA负责航天器与数据系统的研制运行。研究人员还须组织地面调查，确定图像中不同亮度对应什么物质。发射是试验系统入轨的节点，资源分类、变化测量及常规应用则是在随后数年的验证中形成的。

参考：[1]

卫星携带返束光导摄像管相机（RBV）和多光谱扫描仪（MSS）。前者用近似电视相机的方式取得整幅场景，后者让扫描镜横向扫过地表，再利用卫星前进逐行组成影像。休斯公司的弗吉尼亚·诺伍德及其团队在多光谱扫描仪研制中发挥关键作用；原被视为试验性载荷的扫描仪，实际获得了十分有用的数据。

MSS分别记录绿色、红色和两个近红外波段的反射信号。植物在红光与近红外中的响应不同，水体在近红外中通常较暗，因而同一地物在不同通道中的组合比单张黑白照片提供更多线索。其约八十米级的地面分辨能力适于区域调查，却不能直接辨认每一株作物或每一道田埂。任务早期RBV出现故障，MSS遂承担主要成像工作。

参考：[2] [4]

陆地卫星1号采用近极地的太阳同步轨道，在约九百公里高度运行，同一区域的标称重复周期为十八天，扫描幅宽约一百八十五公里。近似的地方太阳时有利于不同日期比较，但季节性太阳高度变化仍影响阴影与亮度。十八天也只是轨道重访间隔：有云遮挡或未安排采集时，并不能保证获得可用影像。

观测信号经地面站接收后，进入NASA的数据处理体系；美国地质调查局在南达科他州苏福尔斯的地球资源观测系统数据中心参与保管和分发。用户取得的可以是不同波段胶片、组合影像或计算机可读磁带。轨道定位、辐射校正、几何处理和目录索引决定这些资料能否与地图、地面样方及另一个日期的影像对应。

参考：[2]

农业应用首先需要把光谱响应同作物种类、生长阶段和土壤背景联系起来。研究者选择已知地块作为参照，再比较其他区域的多波段特征；重复观测可帮助区分某一时刻外观相近、季节变化却不同的作物。由此形成的种植分布或面积估算，是解释方法与地面验证的结果，并非卫星直接测出的农作物名称和产量。

水资源调查则能利用水体与陆地的光谱差异，比较河流、湖泊及积雪范围。阿尔伯特·兰戈与文森特·萨洛蒙森1974年的洪水制图论文讨论了用ERTS-1资料辨认区域淹没范围，近红外中的低反射是重要线索。洪水过后的湿土和受影响植被也可能保留变化，因此必须把成像时间同洪峰及地面记录对照，不能把所有暗区都当成当时的积水。

参考：[1] [3]

USGS于1976年出版《ERTS-1：观察我们星球的新窗口》，汇集不同机构的应用成果，展示卫星资料如何进入水文、土地利用和地质研究。同期及后续的数据用户手册明确了仪器、数据格式和产品获取方式。技术成果由试验图像转为可重复使用的资料，既需要传感器，也需要标准化处理和熟悉当地条件的分析人员。

陆地卫星1号运行至1978年初，寿命超过原先的一年设计目标。它留下的价值不限于当时完成的地图：早期影像成为后来比较森林砍伐、城市扩张和水体变化的基线。不过，不同年代的传感器、像元大小和处理水平并不相同，长期比较必须处理这些差异。首星开创的是持续记录地表的工作方式，其可解释、可追溯的数据链与发射本身同样重要。

参考：[1]