MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)問題

1、2021-12-311前言：標(biāo)準(zhǔn)問題的提出，影響植被指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一般因素1、一般植被指數(shù)原理：Red,NIR差異2、單日植被指數(shù)：多樣性以及MODIS-VI的選擇-基本輸入數(shù)據(jù)可能的多種選擇-單日植被指數(shù)定義：NDVI,EVI3、多日植被指數(shù)：合成過程中的多種可能與選擇-時間分辨率：合成周期的選擇及其影響，16-30day-空間分辨率：輸入數(shù)據(jù)/250m-500m-1Km-25Km-合成原理：從多維（時間、空間）到一維，采用什么規(guī)則4、植被指數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量信息-文件層次：V003,V004-象元層次：16-bit2021-12-312前沿：標(biāo)準(zhǔn)問題的提出無論是定性研究還是定量研究，都需要統(tǒng)一的定義

2、。各學(xué)科都有這種需求，但過去的AVHRR-NDVI等有多種產(chǎn)品。制定標(biāo)準(zhǔn)的原因是：有多種選擇，不同的選擇可能引起質(zhì)量問題，或只是學(xué)術(shù)交流通用語言問題。標(biāo)準(zhǔn)類型：國際 國家 行業(yè) 內(nèi)部.標(biāo)準(zhǔn)也在不斷改進(jìn)：算法與版本。標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施：有一定距離。BRDF合成還沒有實(shí)施。植被指數(shù)質(zhì)量：部分取決于前期產(chǎn)品。2021-12-313影響植被指數(shù)的常見因素：（1）觀測平臺：如，NOAA系列衛(wèi)星軌道變化，傳感器衰減。（對長期環(huán)境變化右影響）（2）傳感器： NIR和Red波段的中心位置和波幅，與大氣窗口的關(guān)系。（3）云，云影：Cloud Mask（4）大氣分子：大氣反演（5）土壤背景: （6）觀測時 “太陽 目標(biāo)

3、傳感器”的幾何位置：雙向反射（7）觀測對象本身：植被樹冠特征，枝葉角度等。相同的植被指數(shù)可能有不同的生物學(xué)意義。（8）植被指數(shù)本身。植被指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：需要明確對其中部分因素的影響的處理，包括質(zhì)量標(biāo)記。2021-12-314衛(wèi)星平臺可能漂移，影響長期系列數(shù)據(jù)一致性，但是這種問題通常由儀器定標(biāo)人員處理完成。下圖：NOAA3顆衛(wèi)星某指標(biāo)漂移2021-12-315波段中心和波幅：決定了噪音水平。MODIS波段選擇，避免了幾個大氣分子（left-WaterVapor/right-Oxygene）的吸收高峰。2021-12-3161、一般植被指數(shù)原理：影響植被指數(shù)的一般因素2021-12-3171.植被指數(shù)原

4、理與影響因素（1）典型植被光譜（右圖）：利用植被在NIR高反射和在Red (AVHRR為可見光)高吸收的特點(diǎn)，經(jīng)過某種變換，增強(qiáng)植被信號，削弱噪音。（2）參數(shù)（VI Index）:NDVI, RVI, DVI, SAVI,ARVI, EVI.2021-12-318MODIS的選擇：NDVI,EVI基本輸入數(shù)據(jù)：地表反射率（MOD09）,是MODIS44種產(chǎn)品中的一種。2021-12-319植被指數(shù)本身：NDVI是表現(xiàn)穩(wěn)定的植被參數(shù)，但是在高植被地區(qū)存在飽和問題。2021-12-31103.多日植被指數(shù)合成：（1）時間序列： 基本單元： 1/2 day. （am / pm） 合成期選擇：8/10

5、 day, 16day, 30day。 合成標(biāo)準(zhǔn)：真樣才算最好 ？（2）空間系列： 基本單元：最大分辨率的一個pixel 合成空間：幾個Pixels 合并為 1 個？ 合成標(biāo)準(zhǔn)：平均數(shù)值 、中值？.2021-12-3111010203040506070-45-35-25-15-5515253545傳感器視角：度(View Angle:Degree)像元數(shù)（No.ofPixels）:x10000MVCCV-MVCBRDF/CV-MVC最大值合成：不能保障最小視角，傾向前向反射Pixel2021-12-31122021-12-31134.植被指數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量信息的表達(dá)2021-12-31142021-

6、12-3115NODIS-VI質(zhì)量驗(yàn)證：兩個層次1、像元層次(Pixel)2、文件層次(Tile)數(shù)據(jù)質(zhì)量定義和范圍: :對沒有達(dá)到預(yù)期精度的產(chǎn)品進(jìn)行業(yè)務(wù)化標(biāo)記并存儲，以供后期產(chǎn)品準(zhǔn)確使用。2個責(zé)任機(jī)構(gòu)：（1）theTBRS-SCF(TerrestrialBiophysicsandRemoteSensing-ScienceComputingFacility)and（2）theLDOPE(LandDataOperationalProductEvaluation)FacilityatGSFC(GoddardSpaceFlightCenter).（3）分工 ：TheLDOPEwillfocusmos

7、tlyondaytodayoperationalQA,whiletheSCFwillfocusmoreonin-depthQAanalysisandproductvalidationrelatedtosciencequestions.2021-12-3116在像元水平（科學(xué)數(shù)據(jù)集）檢查輸入、輸出數(shù)據(jù)：reflectance,VI,view-sungeometryandQA-flags。程序中的科學(xué)決策；輸入、輸出數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)記的精度估計(jì)、系統(tǒng)噪音、算法定義實(shí)際地面驗(yàn)證。2021-12-3117-0.2=VI=1.0;VIvaluesbelow-0.2andabove1(scale10000)wi

8、llbediscarded(Thesevaluesarethecurrentthresholdsbutmightchangeinthefuture).0=reflectanceinput=1.0;Reflectancevaluesbelowzeroorabove1(scale10000)willbediscardedThefill-valuewillbe-3000forVIsand-1000forreflectancevalues;Pixelswithcloudsandshadowandbaddataintegritywillbediscarded.VI_MVC-0.3=VI_BRDF=VI_

9、MVC+0.05;TheBRDFderivedVIvaluesshouldnotdeviatefurtherthenindicatedbythesethresholds.ThesearesetuptoavoidoutliersintheVIduetooutliersfedtotheBRDFmodel.ClosecorrelationbetweenMODISspectralsignatureswithspectrallibraries.Desertanddensevegetationspectralsignatureschangeverylittleovertime2021-12-3118時間連

10、續(xù)性和動態(tài)范圍Temporalcontinuityanddynamicsfordifferentvegetationcovers 非線性特征：Non-linearitybetweenVIs;IfthetwoproducedVIsarecorrelatednonlinearly,theinformationcontentofNDVIislikelytobedifferentfromtheEVI空間連續(xù)性和動態(tài)范圍Spatialcontinuityanddynamics(uselandcovermap);Patternsoflandcovertypes,VIvaluesandreflectance

11、valuesshouldbecorrelated觀測角度Theviewangledistributionshouldpeakatnadirviewangles;thisisindicativefortheselectionofthefinestspatialresolution(aVIcompositeobjective)andleastatmosphericpathway.噪音Artefacts(VIresponseovere.g.antarcticaorSaharadesert);VIvaluesshouldbelowandconstantforthesecases.生物物理量的關(guān)系Cor

12、relationwithbiophysicalproperties(LAI,fAPAR,%greencover,biomass,NPP);TheVIvaluesshouldfollowseasonalpatternssimilartobiophysicalproperties2021-12-31192021-12-31200-1NDVI Quality(00) NDVI produced, good quality; (01) NDVI produced, but check QA(10 ) pixel not produced due to cloud effects(11) pixel n

13、ot produced due to other reasons than clouds 2-5VI Usefulness (four bit range) (0) highest quality(13) no atmospheric correction performed(14) quality too low to be useful(15) not useful for any other reason 6-7Aerosol Quantity(00) climatology, (01) low, (10) average, (11) high 8Adjacency Correction Performed(1) yes, (0) no9Atmosphere BRDF Correction Performed(1) yes, (0) no 10Mixed clouds (1) yes, (0) no 11-12Land/Water Flag(00) ocean, (01) coast, (10) wetland, (11) land 13Possible Snow/Ice(1) yes, (0) no 2021-12-31211.植被指數(shù)原理與影響因素（1）典型植被光譜（右圖）：利用植被在NIR高反射和在