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1、刘敏 15921730486 mliu 生态环境遥感 第七讲 MODIS介绍评价与应用 数据介绍 主要应用 数据使用与数据处理 主要内容 MODIS数据特点： n全球免费 n光谱范围广：共有36个波段，光谱范围从0.4um-14.4um n数据接收简单 n更新频率高：每天最少2次白天和2次黑夜的更新数据 MODIS全称Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer ，中分辨率成像光谱仪。 是搭载在卫星上重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过 x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载 仪器 1998年MODIS机载模型器安装到E
2、OS-AM(上午轨道)和PM(下午轨 道)系列卫星上，1999年12月正式向地面发送数据。 用于对地表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。 一、数据介绍-基本情况 TERRA卫星发射成功标志着人类对地观测新 的里程的开始。由于TERRA卫星每日地方时 上午10：30时过境，因此也把它称作地球观 测第一颗上午星(EOSAM1)。 AQUA卫星保留了TERRA卫星在数据采集时 间上与TERRA形成补充。它也是太阳同步极 轨卫星，每日地方时下午过境，因此称作地 球观测第一颗下午星(EOSPM1)。 上午星与下午星可能带来的影响： I.观测对象变化 II.大气变化 III. 观测几何变化
3、一、数据介绍-基本情况 K Terra白天 Terra夜晚 Aqua白天 Aqua夜晚 nTerra和Aqua卫星获取的欧非地区地表温度日变化比较 n时间：176-177 和 185-190 (06/25-26 & 07/4-9) n按数据产品特征划分：主要产品包括校正数据产 品、陆地数据产品、海洋数据产品和大气数据产品 ； n按处理级别划分，又可以分为以下5种： n0级产品：卫星地面站直接接收到的、未经处理的、 包括全部数据信息在内的原始数据为0级数据； n1级产品：对没有经过处理的、完全分辨率的仪器数 据进行重建，数据时间配准，使用辅助数据注解，计 算和增补到0级数据之后为1级数据。 n2
4、级产品：在1级数据基础上开发出的、具有相同空间 分辨率和覆盖相同地理区域的数据为2级数据。 n3级产品：以统一的时间-空间栅格表达的变量，通常 具有一定的完整性和一致性。在3级水平上，将可以 集中进行科学研究，如：定点时间序列，来自单一技 术的观测方程和通用模型等。 n4级产品：通过分析模型和综合分析3级以下数据得出 的结果数据为4级数据。 一、数据介绍-产品分级 MODIS陆地标准产品数据都采用TILE类型进行组织，即以地球为参照系，采用了 sinusoidal (SIN，正弦曲线投影)地球投影系统，将全球按照10经度*10纬度 (1200KM*1200KM)的方式分片(如下图)，全球陆地被
5、分割为600多个Tile，并对每一个 Tile赋予了水平编号和垂直编号。左上角的编号为(0，0)右下角的编号为(35，17)。 一、数据介绍-数据投影 44种产品，4个专题 一、数据介绍-产品介绍 标定 产品 大气 产品 海洋 产品 冰雪 产品 陆地 产品 一、数据介绍-产品介绍(1/4：大气) 标定产品 http:/www.mcst.ssai.biz/mcstweb/index.html MOD 01 Level-1A Radiance Counts 辐射值 MOD 02 Level-1B Calibrated Geolocated Radiances 经过标定与地理定位的辐射值 MOD 0
6、3 Geolocation Data Set 地理定位数据集 大气产品http:/modis-atmos.gsfc.nasa.gov/ MOD 04 Aerosol Product 气溶胶 MOD 05 Total Precipitable Water (Water Vapor) 可降水总量(水汽) MOD 06 Cloud Product 云 MOD 07 Atmospheric Profiles 大气廓线 MOD 08 Gridded Atmospheric Product 栅格化大气产品 MOD 35 Cloud Mask 云掩膜 陆地产品 http:/edcdaac.usgs.gov/
7、dataproducts.asp； http:/modis-land.gsfc.nasa.gov/ MOD 09 Surface Reflectance 地表反射 MOD 11 Land Surface Temperature & Emissivity 陆地表层温度与发射 MOD 12 Land Cover/Land Cover Change 土地覆盖/土地覆盖变化 MOD 13 Gridded Vegetation Indices 栅格化植被指数 MOD 14 Thermail Anomalies, Fires & Biomass Burning 热异常、火、生物燃烧 MOD 15 Leaf
8、 Area Index & FPAR 叶面积指数、光和活性分量 MOD 16 Evapotranspiration 蒸腾与蒸散 MOD 17 Net Photosynthesis and Primary Productivity 净光和与初级生产力 MOD 43 Surface Reflectance BRDF地面二向性反射 MOD 44 Vegetation Cover Conversion 植被覆盖转化 增补-1 土壤、森林、草地百分比 一、数据介绍-产品介绍(2/4：陆地) 冰雪产品 海洋产品 MODIS文件名的命名遵循一定的规则，通过文件名，可以获得很多关于此 文件的详细信息。 比如：
9、文件名MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf MOD09A1 产品缩写 A2006001 数据获得时间(A-YYYYDDD) h08v05 分片标示(水平XX，垂直YY) 005 数据集版本号 2006012234567 产品生产时间(YYYYDDDHHMMSS) hdf 数据格式(HDF-EOS) 时间分辨率： 每日产品(daily) 8天合成产品(8-Day) 16天合成产品(16-Day) 月合成产品(Monthly) 季度产品(Quarterly) 年产品(Yearly) 一、数据介绍-文件命名与分辨率 二、MODIS应用 用于对地表
10、、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。 二、MODIS应用 用于对地表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。 湖泊水质监测 土地覆盖分类 净初级生产力（NPP)估算 草地估产 自然灾害监测 雪盖监测 二、MODIS应用以陆地产品为例 p湖泊水质遥感监测的主要指标：湖泊水体的光谱特征受到很多水质组 分的影响，其中与光谱成明显相关关系的水质指标有浮游植物、黄色 物质、悬浮物、溶解性有机碳、浑浊度等。 p叶绿素:常用于估测浮游植物的生产力和生物量，也是反映水体富营养化 程度的一个重要参数。 p黄色物质:黄色物质对光谱有很大的影响，且影响生物化学过程，它对可 见光和紫外线有很强的吸
11、收作用。 p悬浮物:总悬浮物(TSPM)分为有机悬浮物(SPOM)和无机悬浮物(SPIM)。 SPOM由不同的藻类组成，因此在光谱上可能存在不同；不同的颗粒来源 和粒径在光谱上也存在着差别。 二、MODIS应用湖泊水质监测 太太 湖湖 I.分析太湖水体实测光谱数据和叶 绿素a质量浓度的相关关系。 II.对比MODIS波段，找出反演叶 绿素a质量浓度的最佳波段。 III.对太湖进行分区，应用MODIS 数据建立各分区的估测模型。 典型特征采样点的光谱曲线 反射率与叶绿素a质量浓度相关分析 二、MODIS应用湖泊水质监测 p利用植被在近红外波段(NIR)高反 射和在红波段(Red)高吸收的特点，
12、经过某种变换，可增强植被信号， 削弱噪音。基于此原理的红光和红 外波段的不同组合统被称为植被指 数。 p植被指数有助于增强遥感影像的解 译力，并已作为一种遥感手段广泛 应用于土地利用覆盖探测、植被覆 盖密度评价、作物识别和作物预报 等方面，并在专题制图方面增强了 分类能力。 p植被指数有多种形势:NDVI, RVI, DVI, SAVI,ARVI, EVI 二、MODIS应用土地覆盖分类 三江平原天然湿地植被NPP总量分布图 三江平原水稻NPP总量总量空间分布 n植被净第一性生产力(NPP)：是指绿色植物在单位面积、单位时间 内所累积的有机物数量。NPP作为地表碳循环的重要组成部分，不 仅直接
13、反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力，表征陆地 生态系统的质量状况，而且是判定生态系统碳源/汇和调节生态过 程的主要因子，在全球变化及碳平衡中扮演着重要的作用。 二、MODIS应用净初级生产力（NPP）估算 草地作为重要的自然资源和畜牧业的物质载体，对生态环境调节及 社会、经济发展都有重要作用。而草地又具有生态条件脆弱、易受 环境影响的特点，利用卫星遥感技术对草地进行动态监测和估产研 究具有重要意义。 利用草地综合估产 模型，对内蒙古自治 区内各个草地类型 2004年4个草地生长的 关键时期的草产量进 行估测，生成四个草 地生长关键时期的草 产量空间分布图。 二、MODIS应用草地估产 0
14、710上午 0710下午 0711上午 0711下午 二、MODIS应用洪涝监测 几种典型地物在MODIS图像上的光谱曲线 n由于雪具有很强的可见光反射和强的短波红外吸收特性，归一化差分 积雪指数(NDSI, Normalized Difference Snow Index)是分辨积雪和许多地表的 有效方法。 nNDSI用于识别雪、冰，并能区分雪与大量的积云。 nNDSI对大范围的光照条件不敏感，对大气作用可使其局地归一化并且 不依赖于单通道的反射值。 二、MODIS应用雪盖监测 二、MODIS应用 （一）遥感数据时间序列数据集的反演与构建 （二）长江三角洲地区生态环境演变的过程与扰动 植被覆
15、盖率（FVC） 地表温度（LST） 地表含水指数（SWCI） 土地覆盖（LULC） 数据下载 数据处理 三、数据使用与数据处理 下载地址： http:/ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html 该网站毋需注册即可下载 3.1 数据下载 在Product Selection中选择所需要的数据类型。 3.1 数据下载 在Temporal Selection中设定需要MODIS影像的时间信息。 其中，日期类型为：月/日/年 时:分:秒，网页中显示的时间为UTC时 间，换算成北京时间的公式：UTC时间=北京时间-8小时。因此，要 获得1月16日的数据范围为：01
16、/15/2009/ 16:00:00-01/16/2009/ 16:00:00。 日期也可以设置成YYYY-DDD的形式，即年份+天数。 3.1 数据下载 在Collection Selection和Spatial Selection中分别设置数据集和空间坐标 系。 可按经纬度和tile两种方式选择 3.1 数据下载 完成后，点击页末的Search，会显示订制数据详情。 确认所选数据保存所选数据继续选择 3.1 数据下载 输入接收信息的Email地址，选择FTP下载方式，点击Order订购数 据。 点此可查看所 有已订购数据 的状态。 3.1 数据下载 订购数据成功后，可查看数据对应的ID号(后面的文件夹名称)。 点击ID号查看下载详情 3.1 数据下载 利用FTP下载数据，推荐使用FileZilla(开源)软件，比破解版的CuteFTP 或FlashFXP好用。 打开FileZilla后，文件-站点管理器
