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1、MODIS数据产品与应用数据产品与应用中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室资源与环境信息系统国家重点实验室全球变化信息研究中心全球变化信息研究中心第一部分:第一部分:MODIS MODIS 概况(王正兴概况(王正兴 )第二部分:大气产品第二部分:大气产品 (邓芳萍(邓芳萍 )第三部分:水陆产品第三部分:水陆产品 (郑(郑 伟伟 )20082008年年4 4月月9 9日,日,全国生态环境监测与评价技术培训班全国生态环境监测与评价技术培训班2023/1/281第一部分:第一部分:MODIS概况概况1.1.卫星与传感器:卫星与传感器:Terra
2、-MODIS,Aqua-MODISTerra-MODIS,Aqua-MODIS2.442.44种产品:按照种产品:按照4 4个专题个专题3.443.44种产品:按照等级,对应数据格式与处理软件种产品:按照等级,对应数据格式与处理软件4.4.产品之间的依赖关系产品之间的依赖关系5.5.各个产品内部的依赖关系各个产品内部的依赖关系6.6.数据产品质量管理之一:文件层次(版本)。数据产品质量管理之一:文件层次(版本)。7.7.数据产品质量管理之二:像元层次(数据产品质量管理之二:像元层次(QAQA)。)。8.8.展望:在更大的系统中理解展望:在更大的系统中理解MODISMODIS数据的作用数据的作用
3、2023/1/2821.卫星与传感器:卫星与传感器:Terra-MODIS,Aqua-MODIS(1)两个卫星,相同的传感器,但是可能有跨平台不一致问题)两个卫星,相同的传感器,但是可能有跨平台不一致问题.发射时间:发射时间:Terra(EOSAM-1):1999年年12月月18日;日;Aqua(EOSPM-1):2002年年5月月4日;日;数据时间:滞后(数据时间:滞后(2000-02-24;);)设计寿命:设计寿命:5年年(2)双星(上午与下午)可能带来的影响:)双星(上午与下午)可能带来的影响:观测对象变化;观测对象变化;大气变化;大气变化;观测几何变化观测几何变化一个例子:同一时间植被
4、指数差极其可能原因一个例子:同一时间植被指数差极其可能原因(3)相同平台:)相同平台:MODIS与同平台其他传感器的协同与同平台其他传感器的协同Terra:MODIS,CERES,ASTER,MOPITT,MISRAqua:MODIS,CERES,AIRS,AMSU-A,AMSR-E,HSB2023/1/283标定产品大气产品海洋产品陆地产品冰雪产品http:/2.44种产品:按照种产品:按照4个专题个专题2023/1/2842.44种产品:按照种产品:按照4个专题个专题(1/4:大气):大气)标定产品标定产品 http:/www.mcst.ssai.biz/mcstweb/index.htm
5、lMOD 01 Level-1A Radiance Counts 辐射值辐射值MOD 02 Level-1B Calibrated Geolocated Radiances 经过标定与地理定位的辐射值经过标定与地理定位的辐射值MOD 03 Geolocation Data Set 地理定位数据集地理定位数据集大气产品大气产品http:/modis-atmos.gsfc.nasa.gov/MOD 04 Aerosol Product 气溶胶气溶胶MOD 05 Total Precipitable Water(Water Vapor)可降水总量(水汽)可降水总量(水汽)MOD 06 Cloud P
6、roduct 云云MOD 07 Atmospheric Profiles 大气廓线大气廓线MOD 08 Gridded Atmospheric Product 栅格化大气产品栅格化大气产品MOD 35 Cloud Mask 云掩膜云掩膜2023/1/2852.44种产品:按照种产品:按照4个专题个专题(2/4:陆地):陆地)陆地产品陆地产品http:/edcdaac.usgs.gov/dataproducts.asp;http:/modis-land.gsfc.nasa.gov/MOD 09 Surface Reflectance 地表反射地表反射MOD 11 Land Surface Tem
7、perature&Emissivity 陆地表层温度与发射陆地表层温度与发射MOD 12 Land Cover/Land Cover Change 土地覆盖土地覆盖/土地覆盖变化土地覆盖变化MOD 13 Gridded Vegetation Indices 栅格化植被指数栅格化植被指数MOD 14 Thermail Anomalies,Fires&Biomass Burning 热异常、火、生物燃烧热异常、火、生物燃烧MOD 15 Leaf Area Index&FPAR 叶面积指数、光和活性分量叶面积指数、光和活性分量MOD 16 Evapotranspiration 蒸腾与蒸散蒸腾与蒸散M
8、OD 17 Net Photosynthesis and Primary Productivity 净光和与初级生产力净光和与初级生产力MOD 43 Surface Reflectance BRDF地面二向性反射地面二向性反射MOD 44 Vegetation Cover Conversion 植被覆盖转化植被覆盖转化增补增补-1土壤、森林、草地百分比土壤、森林、草地百分比2023/1/2862.44种产品:按照种产品:按照4个专题个专题(3/4:冰雪):冰雪)冰雪产品冰雪产品http:/nsidc.org/daac/modis/index.htmlhttp:/nsidc.org/daac/m
9、odis/index.htmlMOD 10 MOD 10 Snow Cover Snow Cover 雪盖雪盖MOD 29 MOD 29 Sea Ice Cover Sea Ice Cover 海冰海冰2023/1/2872.44种产品:按照种产品:按照4个专题个专题(4/4:海洋:海洋)海洋产海洋产品品http:/oceancolor.gsfc.nasa.gov/MOD 18 Normalized Water-leaving Radiance归一化离水辐射归一化离水辐射MOD 19 Pigment Concentration 色素浓度色素浓度MOD 20 Chlorophyll Fluore
10、scence 叶绿素荧光叶绿素荧光MOD 21 Chlorophyll_a Pigment Concentration 叶绿素叶绿素A浓度浓度MOD 22 Photosynthetically Available Radiation(PAR)可光和辐射可光和辐射MOD 23 Suspended-Solids Concentration固体悬浮物浓度固体悬浮物浓度MOD 24 Organic Matter Concentration 有机物浓度有机物浓度MOD 25 Coccolith Concentration 球石浓度(钙质深海植球石浓度(钙质深海植物)物)MOD 26 Ocean Wate
11、r Attenuation Coefficient 海水衰减系数海水衰减系数MOD 27 Ocean Primary Productivity 海洋初级生产力海洋初级生产力MOD 28 Sea Surface Temperature 海洋表面温度海洋表面温度MOD 36 Total Absorption Coefficient 总吸收系数总吸收系数MOD 37 Ocean Aerosol Properties 海洋气溶胶特性海洋气溶胶特性MOD 39 Clear Water Epsilon 纯净水纯净水Epsilon系数系数2023/1/2882.44种产品种产品之一:之一:MOD02(Lev
12、el1B数据数据)36Cloud Fraction,Cloud Height17890-920Atmospheric Properties,Cloud Properties36Cloud Fraction,Cloud Height波段波段波幅(波幅(nm)空间分辨率空间分辨率波段波段波幅(波幅(nm)波幅(波幅(m)空间分辨率空间分辨率反射反射(星下点,(星下点,m m)反射反射发射发射(星下点,(星下点,m m)1620-67025018931-94110002841-87625019915-96510003459-479500203.660-3.84010004545-565500213.
13、929-3.989100051230-1250500223.929-3.989100061628-1652500234.020-4.080100072105-2155500244.433-4.49810008405-4201000254.482-4.549100010009438-4481000261360-1390100010483-4931000276.535-6.895100011526-5361000287.175-7.475100012546-5561000298.400-8.700100013h662-6721000309.580-9.880100013l662-672100031
14、10.780-11.280100014h673-68310003211.770-12.270100014l673-68310003313.185-13.485100015743-75310003413.485-13.785100016862-87710003513.785-14.085100017890-92010003614.085-14.38510002023/1/2893.44种种产产品:按照等品:按照等级级,对应对应数据格式与数据格式与处处理理软软件件数据水平数据水平(Level,(Level,L)L)数据格式数据格式数据处理软件数据处理软件1,2Swath(卫星格式)MODIS Re
15、-projection Tools,Swath(MRT Swath)2G,3,4Grid(地球格式)MODIS Re-projection Tools(MRT)2023/1/28103.44种种产产品:数据格式品:数据格式-Swath(以卫星扫描为基础)(以卫星扫描为基础)(1)NASA Swath:5分钟数据(2)国内 Swath:按照轨道,3-13分钟数据2023/1/28113.44种种产产品:数据格式品:数据格式-Grid(落实到特定地球投影)(落实到特定地球投影)(0,0)H26,V4HV(0,0)2023/1/28121.卫星与传感器:卫星与传感器:Terra-MODIS,Aqua
16、-MODIS4.产产品的依品的依赖赖关系关系2023/1/28134.产产品的依品的依赖赖关系关系:很少有产品是独立生产出来的,前期产品如果存在误差,会很少有产品是独立生产出来的,前期产品如果存在误差,会传递到后面的产品,这些信息在传递到后面的产品,这些信息在QA中有记录中有记录植被指数(植被指数(MOD13)表观反射(表观反射(MOD02,1B)等地表反射(地表反射(MOD09)等气溶胶(气溶胶(MOD04)等2023/1/28145.各个各个产产品内部的依品内部的依赖赖关系关系MOD09:科学数据集科学数据集 地表反射地表反射TerraAqua1Surface Reflectance Da
17、ily L2G Global 1km and 500mMOD09GAMYD09GA2Surface Reflectance Daily L2G Global 250mMOD09GQMYD09GQ3Surface Reflectance Daily L3 Global 0.05Deg CMGMOD09CMGMYD09CMG4Surface Reflectance 8-Day L3 Global 500mMOD09A1MYD09A15Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250mMOD09Q1MYD09Q16Surface Reflectance Daily L2
18、G Global 500mMOD09GHKMYD09GHK7Surface Reflectance Daily L2G Global 250mMOD09GQKMYD09GQK8Surface Reflectance Quality Daily L2G Global 1kmMOD09GSTMYD09GST2023/1/28151.卫星与传感器:卫星与传感器:Terra-MODIS,Aqua-MODIS5.各个各个产产品内部的依品内部的依赖赖关系关系MOD13科学数据集科学数据集 植被指数植被指数TerraAqua1VegetationIndices16-DayL3Global250mMOD13Q
19、1MYD13Q12VegetationIndices16-DayL3Global500mMOD13A1MYD13A13VegetationIndices16-DayL3Global1kmMOD13A2MYD13A24VegetationIndices16-DayL3Global0.05DegCMGMOD13C1MYD13C15VegetationIndicesMonthlyL3Global1kmMOD13A3MYD13A36VegetationIndicesMonthlyL3Global0.05DegCMGMOD13C2 MYD13C22023/1/28165.各个各个产产品内部品内部的依的依
20、赖赖关系关系:MOD132023/1/28176.数据数据产产品品质质量管理之一:文件量管理之一:文件层层次(版本)次(版本),以以MOD13为例为例。C004C005波段波段科学数据集(科学数据集(SDS)科学数据集(科学数据集(SDS)波段波段1250m16daysNDVI250m16daysNDVI12250m16daysEVI250m16daysEVI23250m16daysNDVIQuality250m16daysVIQuality34250m16daysEVIQuality5250m16daysRedReflectance250m16daysRedReflectance46250m
21、16daysNIRReflectance250m16daysNIRReflectance57250m16daysBlueReflectance250m16daysBlueReflectance68250m16daysMIRReflectance250m16daysMIRReflectance79250m16daysViewZenithAngle250m16daysViewZenithAngle810250m16daysSolarZenithAngle250m16daysSolarZenithAngle911250m16daysRelativeAzimuthAngle250m16daysRela
22、tiveAzimuthAngle10250m16dayscompositedayoftheyear11250m16dayspixelreliability122023/1/28186.数据数据产产品品质质量管理之一:量管理之一:不同不同版本版本(MOD13,C5比C4的改进)Kamel Didan,Alfredo Huete.MODIS Vegetation Index Product Series Collection 5 Change SummaryM.TBRS Lab.,The University of Arizona.June 29th,2006(1)在数据产品的内容与结构方面,在数
23、据波段中,去除了冗余的“EVI-QA”波段,增加个“原始数据日期”和“像元可靠性”波段。在植被指数质量波段(VI-QA)中,去除了冗余的“合成方法”,扩展了“水陆标记”的信息内容。全部文件使用内部压缩技术,使总数据量减少为原来的1/4。(2)、在数据质量方面,对每个像元受云、云边、云影、气溶胶影响程度进行了更详细的评估,保障污染小的像元进入合成;合成时采用“在不小于max(NDVI)10%的n个像元中选择视角最小的像元”,增加了小视角晴天像元被选中的几率,但是同时提示,这只是初步解决方案。对Terra 和Aqua双星,采用“半合成期错位”方法,使时间分辨率提高1倍。为解决EVI在冰雪地区不稳定
24、问题,增加了“增强型植被指数-2”EVI2。(3)在数据残留问题方面,已经认定内陆水面NDVI异常过高的问题,但是目前尚没有完整的解决方案。因此,提出需要更可靠的辅助数据,以便进行水面、水边、湿地、水田等地区与植被相关的研究。2023/1/28196.数据数据产产品品质质量管理之一:量管理之一:MODIS陆地产品更新计划陆地产品更新计划(Wolfe,2007)MODIS在C4以后正式发布。C4以后,版本更新后,并不保障每个版本都有完整的数据。2023/1/28207.数据数据产产品品质质量管理之二:量管理之二:QA处理软件处理软件-LDOPEMODISLandDataOperationalPr
25、oductEvaluation(LDOPE)Tools250m16daysNDVIQuality:经过经过LDOPE中的中的2个函数个函数(unpack_sds_bits;cp_proj_param);可以解码为可以解码为9-10个波段(以下为在个波段(以下为在LDOPE基础上自行开发的界面。基础上自行开发的界面。林昕)。林昕)。2023/1/28217.数据数据产产品品质质量管理之二:量管理之二:像元像元层层次(次(QA),经过解码后的经过解码后的MOD13QABit No.C4版本:版本:10个波段个波段C5版本:版本:9个波段个波段0-1(1)质量总评:质量总评:0-3(MODLAND
26、QA)(1)质量总评:质量总评:0-3(MODLAND QA)2-5(2)可用性:可用性:0-15(VI usefulness)(2)可用性:可用性:0-15(VI usefulness)6-7(3)气溶胶含量(气溶胶含量(Aerosol)(3)气溶胶含量(气溶胶含量(Aerosol)8(4)是否为云边(是否为云边(Adjacent cloud)(4)是否为云边(是否为云边(Adjacent cloud)9(5)大气二向性校正(大气二向性校正(Atm.BRDF correction(5)大气二向性校正(大气二向性校正(Atm.BRDF correction10(6)是否为混合云(是否为混合云(
27、Mixed cloud)(6)是否为混合云(是否为混合云(Mixed cloud)11(7)陆地陆地/水标记水标记(Land/water flag)Bit=1112(7)陆地陆地/水标记水标记(Land/water flag)Bit=11131213(8)雪雪/冰(冰(Snow/Ice)14(9)云影云影(Shadow)(8)雪雪/冰(冰(Snow/Ice)15(10)合成方法(合成方法(Composite method)(9)云影云影(Shadow)2023/1/28227.数据数据产产品品质质量管理之二:量管理之二:像元像元层层次(次(QA)东北呼伦湖:东北呼伦湖:水面上的高水面上的高ND
28、VI NDVI 地区,地区,如果没有数据质量标记,如果没有数据质量标记,可能错误地理解为可能错误地理解为水面植被(蓝藻爆发水面植被(蓝藻爆发?)?)2023/1/28237.数据数据产产品品质质量管理之二:量管理之二:像元像元层层次(次(QA)20062006年年7 7月月2828日日-8-8月月1212日,日,第第209-214209-214天合成。天合成。同期同期TerraTerra与与 Aqua Aqua NDVI NDVI 差值(绝对值)。差值(绝对值)。Terra气溶胶分布 Aqua气溶胶分布 2023/1/28248.展望:在更大的系统中理解展望:在更大的系统中理解MODIS数据的
29、作用数据的作用2023/1/28258.展望:展望:在更大的系统中理解在更大的系统中理解MODIS数据的作用数据的作用:(1)AVHRRAVHRR-3波段设置波段设置波段波段星下点分辨率星下点分辨率(km)波幅波幅(um)典型应用典型应用11.090.58-0.68白天云与地面制图白天云与地面制图21.090.725-1.00水陆边界水陆边界3A*1.091.58-1.64云云-雪检测雪检测3B1.093.55-3.93夜间云制图,海面温度夜间云制图,海面温度41.0910.30-11.30夜间云制图,海面温度夜间云制图,海面温度51.0911.50-12.50海面温度海面温度卫卫 星星开始日
30、期开始日期 结束日期结束日期NOAA-7 NOAA-7 1981-07-01 1981-07-01 1985-02-08 1985-02-08 NOAA-9 NOAA-9 1985-02-11 1985-02-11 1988-11-07 1988-11-07 NOAA-11 NOAA-11 1988-11-11 1988-11-11 1994-09-19 1994-09-19 NOAA-9 (NOAA-9 (降轨降轨)1994-09-20 1994-09-20 1995-01-18 1995-01-18 NOAA-14 NOAA-14 1995-01-19 1995-01-19 2000-10
31、-31 2000-10-31 NOAA-16 NOAA-16 2000-11-01 2000-11-01 2003-12-31 2003-12-31 NOAA-17 NOAA-17 2004-01-01 2004-01-01 目前仍在继续目前仍在继续 2023/1/2826278.展望展望:(2)MODIS窄波段的优势(窄波段的优势(NIR避免了水汽吸收中心)避免了水汽吸收中心)2023/1/2827Company Logo8.展望展望:(:(3)VIIRS基本上参照基本上参照MODIS波段设置波段设置2023/1/28288.展望:展望:在更大的系统中理解在更大的系统中理解MODIS数据的作
32、用数据的作用:VIIRS波段设置波段设置2023/1/28298.展望:展望:如果如果8km的的AVHRR可以有这样的效果,可以有这样的效果,250m的的MODIS+QA会怎样?会怎样?(Tucker et el,2005)2023/1/28308.展望:展望:如果如果8km的的AVHRR可以有这样的效果,可以有这样的效果,250m的的MODIS+QA会怎样?会怎样?(Tucker et el,2005)2023/1/2831第一部分:小第一部分:小 结:结:(1)你所获取的)你所获取的MODIS数据,是特定卫星(数据,是特定卫星(Terra,Aqua)、特定产品()、特定产品(44种之一)种
33、之一)、特定版本的数据。通常所说的、特定版本的数据。通常所说的MODIS一般为一般为1B,只是只是44种产品之一。种产品之一。(2)按照等级,)按照等级,44种产品分别采用不同数据格式,需要不同处理软件。种产品分别采用不同数据格式,需要不同处理软件。(3)各产品之间、各产品内部之间,存在依赖关系。)各产品之间、各产品内部之间,存在依赖关系。(4)MODIS数据在两个层次管理数据质量:在数据在两个层次管理数据质量:在文件层次是通过版本更新,在像元层次文件层次是通过版本更新,在像元层次是通过质量标记(是通过质量标记(QA)。充分利用)。充分利用QA是提高应用水平的基础。是提高应用水平的基础。(5)MODIS 是宏大的对地观测系统的一部分:是宏大的对地观测系统的一部分:AVHRR-MODIS-VIIRS/2023/1/2832相关网站相关网站:国内国内(1)/(2)(3)/(4)国外国外(1)(2)(3)http:/Terra.nasa.gov/2023/1/2833第二部分:第二部分:MODIS大气产品介绍大气产品介绍中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院地理科学与资源研究所全球变化信息研究中心全球变化信息研究中心邓芳萍邓芳萍2023/1/2834
限制150内