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EOS-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 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 03 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/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 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：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、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， 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 0710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：01/15/2009/ 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