MODIS數據介紹

1、MODIS數據介紹 (2014-02-24 17:22:02)轉載一、Modis數據資源總體介紹1999年2月18日，美國成功地發(fā)射了地球觀測系統(tǒng)（EOS）的第一顆先進的極地軌道環(huán)境遙感衛(wèi)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(tǒng)等信息，進行土地利用和土地覆蓋研究、氣候季節(jié)和年際變化研究、自然災害監(jiān)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(huán)境變化的長期觀測和研究的總體（戰(zhàn)略）目標。2002年5月4日成功發(fā)射Aqua星后，每天可以接收兩顆星的資料。搭載在Terra和A

2、qua兩顆衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀（MODIS）是美國地球觀測系統(tǒng)（EOS）計劃中用于觀測全球生物和物理過程的重要儀器。它具有36個中等分辨率水平 （0.25um1um）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、云、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的陸地過程分布式數據檔案中心（The Land Processes Distributed Active Archive Center,LP DAAC/NASA）。包括：基于Terra星和Aqua星數據的地表反射率（250m,daily;500m,daily

3、;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為HDF-EOS，數據組織方式為10經度*10緯

4、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(wèi)星上，從1999年12月正式向地面發(fā)送數據。MODIS是NASA地球行星使命計劃中總數為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(wèi)星除MODIS外的其他傳感器獲取的數據均采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

5、政策對于目前我國大多數科學家來說是不可多得的、廉價并且實用的數據資源；（2）光譜范圍廣：MODIS數據涉及波段范圍廣（共有36個波段，光譜范圍從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個通道為500m，另29個通道為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(fā)送，并在數據發(fā)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(yōu)質信號；（4）更新頻率高：TERRA和

6、AQUA衛(wèi)星都是太陽同步極軌衛(wèi)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，對于接收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(jiān)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250

7、g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數據的波段分布特征波段波譜范圍(nm)信噪比主要用途分辨率(m)1620-670128陸地/云邊界2502841-8762013459-479243陸地/云特性5004545-56522851230-12507461628-165227572105-21551108405-420880海洋顏色/浮游植物/生物化學10009438一4883810483-49380211526-53675412546-55675013662-67291014673-683108715743-7

8、5358616862-87751617890-920167大氣水蒸氣18931-9415719915-965250200.05地表/云溫度212.00220.07230.07240.25大氣溫度254.482一5490.25261360-1390150卷云270.25水蒸氣287.175-7.4750.25298.400-8,7000.25300.25臭氧310.05地表/云溫度320.05330.25云頂高度340.25350.25360.353.MODIS數據產品分級按數據產品特征劃分：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，又可以分為以下6種

9、：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，經過定標定位后數據，本系統(tǒng)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，誤差小于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(fā)L5級產品。三MODIS Til

10、e產品數據組織方式本網站提供的MODIS陸地標準產品數據都采用TILE類型進行組織即以地球為參照系， 采用了SIN（ISIN，正弦曲線投影） 地球投影系統(tǒng)，將全球按照10經度*10緯度（1200KM*1200KM）的方式分片（如下圖），全球陸地被分割為600多個Tile，并對每一個Tile賦予了水平編號和垂直編號。左上角的編號為（0，0）右下角的編號為（35，17）。四MODIS命名規(guī)則MODIS文件名的命名遵循一定的規(guī)則，通過文件名，可以獲得很多關于此文件的詳細信息，比如：文件名MOD09A1 產品縮寫.A2006001 數據獲得時間(A-YYYYDDD).h08v05 分片標示(水平XX，

11、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 12 250米Bands 37 500米Bands 836 1000米本網站提供的MODIS陸地標準數據產品分為4種

12、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為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

13、in derived spatial and/or temporal resolutionsLevel-4: model output or results from analyses of lower-level dataMODIS數據產品介紹 2009年7月2日 9:21:31 中分辨率成像光譜儀(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) -MODIS是Terra和Aqua衛(wèi)星上搭載的主要傳感器之一，兩顆星相互配合每1-2天可重復觀測整個地球表面，得到36個波段的觀測數據，這些數據 將有助于我們深入理解全球陸地、海洋和低層大氣內的動態(tài)變化

14、過程，因此，MODIS在發(fā)展有效的、全球性的用于預測全球變化的地球系統(tǒng)相互作用模型中起著 重要的作用，其精確的預測將有助于決策者制定與環(huán)境保護相關的重大決策。 MODIS自2000年4月開始正式發(fā)布數據，NASA對MODIS數據以廣播X波段向全球免費發(fā)送，我國目前已建立了數個接收站并分別于2001年3月 前后開始接收數據。由于NASA對MODIS數據實行這種全球免費接收的政策，使得MODIS數據的獲取十分廉價和方便。 MODIS標準數據產品根據內容的不同分為0級、1級數據產品，在1B級數據產品之后，劃分24級數據產品，包括：陸地標準數據產品、大氣標準數據產品和海洋標準數據產品等三種主要標準數據

15、產品類型，總計分解為44種標準數據產品類型。它們分別是：1、MODIS L0數據是對衛(wèi)星下傳的數據報解除CADU外殼后，所生成的CCSDS格式的未經任何處理的原始數據集合，其中包含按照順序存放的掃描數據幀、時間碼、方位信息和遙測數據等。2、LlA數據是對L0數據中的CCSDS包進行解包所還原出來的掃描數據及其他相關數據的集合3、LlB數據是對LlA數據進行定位和定標處理之后所生成，其中包含以sI(Scaled Integer)形式存放的反射率和輻射率的數據集。LlB代碼讀取LlA代碼解包產生的DN數據集(EV SD SRCA BB SV)以及定標查找表LUT(LookUp Table)作為輸入

16、，分別對太陽反射波段RSB和熱輻射波段TEB進行定標處理。定標計算所使用的參數可以從MODIS支持組MCST所定期發(fā)布的LUT文件中得到。傳感器DN數值按照BDSM(Band，Detector，Sub-frame，Mirrorside)索引。4、L2L4是對LlB數據進行各種應用處理之后所生成的特定應用數據產品。MOD01：即 MODIS1A數據產品。1A級處理程序，把2個小時的0級文件重新組織成一系列基本處理單元，及數據塊（Granules），每個數據塊包含大約5分鐘的MODIS數據。因為MODIS鏡面的一次掃描需要1.4771秒，所以在5分鐘內1B級產品文件典型的有203次完全掃描，有時候

17、完全掃描204次。每天5分鐘集合的掃描文件有288個。地理位置代碼計算地面單個象元的坐標，以及有關MODIS的太陽和月亮的位置信息。在GDAAC的操作中，1A級和地理位置代碼使用產品生成程序（PGE01）。同時，它們將輸入的MODIS數據放到1B級軟件中MOD02：即 MODIS1B數據產品。MOD03：即 MODIS數據地理定位文件。MODIS Geolocation(MOD03) 數據產品包含有：MODIS每個1km EV（Earth View）中心的經緯度，每個1km EV太陽/衛(wèi)星的方位，每個1km EV EOS陸地/海洋的閾值，每條掃描太陽和月亮相對于MODIS的位置，充分的儀器參數

18、信息以支持特定波段和亞像元級定位。格式描述分為4個部分：全局元數據、處理和幾何參數、掃描數據、組（Vgroups）MOD04-08，35為大氣產品，917，33，40，43，44為陸地產品，18-32，36-39，42為海洋產品MOD04：大氣2、3級標準數據產品，內容為氣溶膠產品，Lambert投影空間分辨率1公里，地理坐標30秒空間分辨率，每日數據為2級數據產品，每旬、每月數據合成為3級數據產品。MOD05：可降水量。2級大氣產品。MOD06：大氣2、3級標準數據產品，內容為云產品，Lambert投影空間分辨率1公里，地理坐標30秒空間分辨率，每日數據為2級數據產品，每旬、每月數據合成為3

19、級數據產品。MOD07：大氣2、3級標準數據產品，內容為大氣剖面數據，Lambert投影空間分辨率1公里，地理坐標30秒空間分辨率，每日數據為2級數據產品，每旬、每月數據合成為3級數據產品。MOD08：大氣3級標準數據產品，內容為柵格大氣產品，1公里空間分辨率。每日、每旬、每月合成數據。MOD09：陸地2級標準數據產品，內容為表面反射；空間分辨率250m；白天每日數據。MOD10：陸地2、3級標準數據產品，內容為雪覆蓋，每日數據為2級數據，空間分辨率500米，旬、月數據合成為3級數據，空間分辨率500米。歸一化雪被指數：歸一化雪被指數是觀測冰雪定量指標，NDSI=（Ref0.555um- Re

20、f1.640um)/( Ref0.555umRef1.640um)* Ref0.555um、Ref1.640um為入瞳反射率位于陸地且同時滿足以下條件的像元，可以定義為“陸地冰雪”，簡稱“冰雪”：NDSI(RefMODIS4- RefMODIS6) / (RefMODIS4RefMODIS6)0.4；RefMODIS2 0.11；MOD11：陸地2、3級標準數據產品，內容為地表溫度和輻射率，Lambert投影，空間分辨率1公里，地理坐標為30秒，每日數據為2級數據，每旬、每月數據合成為3級數據。MOD12：陸地3級標準數據產品，內容為土地覆蓋/土地覆蓋變化，1km，1/4，季節(jié)的，生物地球化學

21、循環(huán)，土地覆蓋變化，3級數據產品。MOD13：陸地2級標準數據產品，內容為柵格的歸一化植被指數和增強型植被指數（NDVI/EVI），空間分辨率250m。MOD14：陸地2級標準數據產品，內容為熱異常-火災和生物量燃燒，空間分辨率1km，確定火災發(fā)生的位置、火災等級以及暗火與燃燒比。MOD15：陸地3級標準數據產品，內容為葉面積指數和光合有效輻射，空間分辨率1km，每天的及旬、月合成產品。MOD16：陸地4級標準數據產品，內容為蒸騰作用，空間分辨率1km，旬、月合成產品。MOD17：陸地4級標準數據產品，內容為植被產品，NPP，空間分辨率為250米，1公里，旬、月度頻率。MOD18：海洋2、3級

22、標準數據產品，內容為標準的水面輻射，全球洋面，空間分辨率1km，日、旬、月，海洋葉綠素。MOD19：海洋2、3級標準數據產品，內容為色素濃度，全球洋面，空間分辨率1km，日、旬、月度數據。MOD20：海洋2、3級標準數據產品，內容為葉綠素熒光性，全球洋面，空間分辨率1km，葉綠素水平大于2.0mg/m3，日、旬、月度數據。MOD21：海洋2級標準數據產品，內容為葉綠素-色素濃度，空間分辨率1km，日、旬、月度數據。MOD22：海洋2、3級標準數據產品，內容為光合可利用輻射（PAR），全球洋面，1km，日、旬、月度數據。MOD23：海洋3級標準數據產品，內容為懸浮物濃度。MOD24：海洋3級標準數據產品，內容為有機質濃度。MOD25：海洋2、3級標準數據產品，內容為球石濃度，全球洋面，空間分辨率1km、20km，日、旬、月度數據。MOD26：海洋3級標準數據產品