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一、Modis數據資源總體介紹
1999年2月18日,美國成功地發射了地球觀測系統(EOS)的第一顆先進的極地軌道環境遙感衛星Terra。它的主要目標是實現從單系列極軌空間平臺上對太陽輻射、大氣、海洋和陸地進行綜合觀測,獲取有關海洋、陸地、冰雪圈和太陽動力系統等信息,進行土地利用和土地覆蓋研究、氣候季節和年際變化研究、自然災害監測和分析研究、長期氣候變率的變化以及大氣臭氧變化研究等,進而實現對大氣和地球環境變化的長期觀測和研究的總體(戰略)目標。2002年5月4日成功發射Aqua星後,每天可以接收兩顆星的資料。
搭載在Terra和Aqua兩顆衛星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)是美國地球觀測系統(EOS)計劃中用於觀測全球生物和物理過程的重要儀器。它具有36箇中等分辨率水平
(0.25um~1um)的光譜波段,每1-2天對地球表面觀測一次。獲取陸地和海洋溫度、初級生產率、陸地表面覆蓋、雲、汽溶膠、水汽和火情等目標的圖像。
本網站提供的MODIS陸地標準產品來自NASA的陸地過程分佈式數據檔案中心(The
Land Processes Distributed Active Archive Center,LP DAAC/NASA)。包括:基於Terra星和Aqua星數據的地表反射率(250m,daily;500m,daily;250m,8days;500m,8day)、地表溫度(1000m,daily;1000m,8days;5600m,daily)、地表覆蓋(500m,96days;1000m,yearly)、植被指數NDVI&EVI(250m,16daily;500m,16days;1000m,16days;1000m,monthly;、溫度異常/火產品(1000m,daily;1000m,8days)、葉面積指數LAI/光合有效輻射分量FPAR(1000m,8days)、總初級生產力GPP(1000m,8days)。
本網站提供的所有MODIS陸地標準產品的格式爲HDF-EOS,數據組織方式爲10°經度*10°緯度的分片(TILE)方式。
二、MODIS數據特點及技術指標
1.概況
MODIS全稱Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer,即中分辨率成像光譜儀。1998年MODIS機載模型器安裝到EOS-AM(上午軌道)和PM(下午軌道)系列衛星上,從1999年12月正式向地面發送數據。MODIS是NASA地球行星使命計劃中總數爲15顆。
2. MODIS數據的特點
MODIS數據主要有四個特點:
(1)全球免費:NASA對MODIS數據實行全球免費接收的政策(TERRA衛星除MODIS外的其他傳感器獲取的數據均採取公開有償接收和有償使用的政策),這樣的數據接收和使用政策對於目前我國大多數科學家來說是不可多得的、廉價並且實用的數據資源;
(2)光譜範圍廣:MODIS數據涉及波段範圍廣(共有36個波段,光譜範圍從0.4um-14.4um),數據分辨率比NOAA-AVHRR有較大的進展(輻射分辨率達12bits,其中兩個通道的空間分辨率達250m,5個通道爲500m,另29個通道爲1000m)。這些數據均對地球科學的綜合研究和對陸地、大氣和海洋進行分門別類的研究有較高的實用價值;
(3)數據接收簡單:MODIS接收相對簡單,它利用X波段向地面發送,並在數據發送上增加了大量的糾錯能力,以保證用戶用較小的天線(僅3m)就可以得到優質信號;
(4)更新頻率高:TERRA和AQUA衛星都是太陽同步極軌衛星,TERRA在地方時上午過境,AQUA在地方時下午過境。TERRA與AQUA上的MODIS數據在時間更新頻率上相配合,加上晚間過境數據,對於接收MODIS數據來說可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新數據。這樣的數據更新頻率,對實時地球觀測和應急處理(例如森林和草原火災監測和救災)有較大的實用價值。
3.MODIS數據的技術指標
項目 |
指標 |
軌道 |
705km,降軌上午10: 30過境,升軌下午1: 30過境,太陽同步,近極地圓軌道 |
掃描頻率 |
每分鐘20.3轉,與軌道垂直 |
測繪寬帶 |
2330km x 10km |
望遠鏡 |
直徑17.78cm |
體積 |
1.0m X 1.6m X 1.0m |
重量 |
250g |
功耗 |
225w |
數據率 |
11Mbit/s |
量化 |
12bit |
星下點空間分辨率 |
250m,500m,1000m |
設計壽命 |
5年 |
4.MODIS數據的波段分佈特徵
波段 |
波譜範圍(nm) |
信噪比 |
主要用途 |
分辨率(m) |
1 |
620-670 |
128 |
陸地/雲邊界 |
250 |
2 |
841-876 |
201 |
||
3 |
459-479 |
243 |
陸地/雲特性 |
500 |
4 |
545-565 |
228 |
||
5 |
1230-1250 |
74 |
||
6 |
1628-1652 |
275 |
||
7 |
2105-2155 |
110 |
||
8 |
405-420 |
880 |
海洋顏色/浮游 |
1000 |
9 |
438一48 |
838 |
||
10 |
483-493 |
802 |
||
11 |
526-536 |
754 |
||
12 |
546-556 |
750 |
||
13 |
662-672 |
910 |
||
14 |
673-683 |
1087 |
||
15 |
743-753 |
586 |
||
16 |
862-877 |
516 |
||
17 |
890-920 |
167 |
大氣水蒸氣 |
|
18 |
931-941 |
57 |
||
19 |
915-965 |
250 |
||
20 |
3.660-3.840 |
0.05 |
地表/雲溫度 |
|
21 |
3.929-3.989 |
2.00 |
||
22 |
3.929-3.989 |
0.07 |
||
23 |
4.020-4.080 |
0.07 |
||
24 |
4.433-4.498 |
0.25 |
大氣溫度 |
|
25 |
4.482一549 |
0.25 |
||
26 |
1360-1390 |
150 |
捲雲 |
|
27 |
6.535-6.895 |
0.25 |
水蒸氣 |
|
28 |
7.175-7.475 |
0.25 |
||
29 |
8.400-8,700 |
0.25 |
||
30 |
9.580-9.880 |
0.25 |
臭氧 |
|
31 |
10.780-11.280 |
0.05 |
地表/雲溫度 |
|
32 |
11.770-12.270 |
0.05 |
||
33 |
13.185-13.485 |
0.25 |
雲頂高度 |
|
34 |
13.485-13.785 |
0.25 |
||
35 |
13.785-14.085 |
0.25 |
||
36 |
14.085-14.385 |
0.35 |
3.MODIS數據產品分級
按數據產品特徵劃分:主要產品包括校正數據產品、陸地數據產品、海洋數據產品和大氣數據產品;若按處理級別劃分,又可以分爲以下6種:
0級產品:也稱原始數據;
1級產品:指L1A數據,已經被賦予定標參數;
2級產品:指L1B級數據,經過定標定位後數據,本系統產品是國際標準
的EOS-HDF格式。包含所有波段數據,可能是應用比較廣泛的一類數據。;
3級產品:在1B數據的基礎上,對由遙感器成像過程產生的邊緣畸變(Bowtie效應)進行校正,產生L3級產品;
4級產品:由參數文件提供的參數,對圖像進行幾何糾正,輻射校正,使圖像的每一點都有精確的地理編碼、反射率和輻射率。L4級產品的MODIS圖像進行不同時相的匹配時,誤差小於1個像元。該級產品是應用級產品不可缺少的基礎;
5級及以上產品:根據各種應用模型開發L5級產品。
三.MODIS Tile產品數據組織方式
本網站提供的MODIS陸地標準產品數據都採用TILE類型進行組織即以地球爲參照系, 採用了SIN(ISIN,正弦曲線投影) 地球投影系統,將全球按照10°經度*10°緯度(1200KM*1200KM)的方式分片(如下圖),全球陸地被分割爲600多個Tile,並對每一個Tile賦予了水平編號和垂直編號。左上角的編號爲(0,0)右下角的編號爲(35,17)。
四.MODIS 命名規則
MODIS文件名的命名遵循一定的規則,通過文件名,可以獲得很多關於此文件的詳細信息,比如:文件名 MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf MOD09A1 –產品縮寫 .A2006001 – 數據獲得時間(A-YYYYDDD) .h08v05 – 分片標示(水平XX,垂直YY) .005 – 數據集版本號 .2006012234567 – 產品生產時間(YYYYDDDHHMMSS) .hdf – 數據格式(HDF-EOS)
五.MODIS 時間分辨率
根據實際情況不同,本網站提供的MODIS陸地標準數據產品具有不同的時間分辨率,主要包括:
每日產品(daily)
8天合成產品(8-Day)
16天合成產品(16-Day)
月合成產品(Monthly)
季度產品(Quarterly)
年產品(Yearly)
六.MODIS 空間分辨率
MODIS儀器獲得的數據有3個空間分辨率:
Bands
1–2 – 250米
Bands
3–7 – 500米
Bands
8–36 – 1000米
本網站提供的MODIS陸地標準數據產品分爲4種不同的空間分辨率,分別如下:
250米
500米
1000米
5600米 (0.05度).
七.MODIS產品處理級別
本網站提供的MODIS陸地標準數據產品都爲L2或者更高級別:
Level-2:
derived geophysical variables at the same resolution and location as level-1 source data (swath products)
Level-2G:
level-2 data mapped on a uniform space-time grid scale (Sinusoidal)
Level-3:
gridded variables in derived spatial and/or temporal resolutions
Level-4:
model output or results from analyses of lower-level data