MODIS数据与产品概况-王正兴

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,*,27,MODIS,数据产品与应用,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,全球变化信息研究中心,第一部分：,MODIS,概况（王正兴 ）,第二部分：大气产品 （邓芳萍 ）,第三部分：水陆产品 （郑 伟 ）,2008,年,4,月,9,日，,全国生态环境监测与评价技术培训班,2024/10/12,1,第一部分：,MODIS,概况,1.,卫星与传感器：,Terra-MODIS, Aqua-MODIS,2.44,种产品：按照,4,个专题,3.44,种产品：按照等级，对应数据格式与处理软件,4.,产品之间的依赖关系,5.,各个产品内部的依赖关系,6.,数据产品质量管理之一：文件层次（版本）。,7.,数据产品质量管理之二：像元层次（,QA,）。,8.,展望：在更大的系统中理解,MODIS,数据的作用,2024/10/12,2,1.,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,.,发射时间：,Terra,（,EOS AM-1,）,: 1999,年,12,月,18,日；,Aqua,（,EOS PM-1,）,: 2002,年,5,月,4,日；,数据时间：滞后（,2000-02-24,；）,设计寿命：,5,年,（,2,）双星（上午与下午）可能带来的影响：,观测对象变化；,大气变化；,观测几何变化,一个例子：同一时间植被指数差极其可能原因,（,3,）相同平台：,MODIS,与同平台其他传感器的协同,Terra:,MODIS, CERES,ASTER,，,MOPITT,，,MISR,Aqua:,MODIS, CERES, AIRS, AMSU-A, AMSR-E, HSB,2024/10/12,3,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4个专题,2024/10/12,4,2. 44种产品：按照4个专题,（,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,2024/10/12,5,2. 44种产品：按照4个专题,（,2/4,：陆地）,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,2024/10/12,6,2. 44种产品：按照4个专题,（,3/4,：冰雪）,冰雪产品,http:/nsidc.org/daac/modis/index.html,MOD 10,Snow Cover,雪盖,MOD 29,Sea Ice Cover,海冰,2024/10/12,7,2. 44种产品：按照4个专题,（,4/4,：海洋,）,海洋产品,http:/oceancolor.gsfc.nasa.gov/,MOD 18,Normalized Water-leaving Radiance,归一化离水辐射,MOD 19,Pigment Concentration,色素浓度,MOD 20,Chlorophyll Fluorescence,叶绿素荧光,MOD 21,Chlorophyll_a Pigment Concentration,叶绿素,A,浓度,MOD 22,Photosynthetically Available Radiation (PAR),可光和辐射,MOD 23,Suspended-Solids Concentration,固体悬浮物浓度,MOD 24,Organic Matter Concentration,有机物浓度,MOD 25,Coccolith Concentration,球石浓度（钙质深海植物）,MOD 26,Ocean Water Attenuation Coefficient,海水衰减系数,MOD 27,Ocean Primary Productivity,海洋初级生产力,MOD 28,Sea Surface Temperature,海洋表面温度,MOD 36,Total Absorption Coefficient,总吸收系数,MOD 37,Ocean Aerosol Properties,海洋气溶胶特性,MOD 39,Clear Water Epsilon,纯净水,Epsilon,系数,2024/10/12,8,2. 44种产品,之一：,MOD02 (Level 1 B,数据,),36,Cloud Fraction, Cloud Height,17,890-920,Atmospheric Properties, Cloud Properties,36,Cloud Fraction, Cloud Height,波段,波幅（,nm,）,空间分辨率,波段,波幅（,nm,）,波幅（,m,）,空间分辨率,反射,（星下点，,m,）,反射,发射,（星下点，,m,）,1,620-670,250,18,931-941,1000,2,841-876,250,19,915-965,1000,3,459-479,500,20,3.660-3.840,1000,4,545-565,500,21,3.929-3.989,1000,5,1230-1250,500,22,3.929-3.989,1000,6,1628-1652,500,23,4.020-4.080,1000,7,2105-2155,500,24,4.433-4.498,1000,8,405-420,1000,25,4.482-4.549,1000,1000,9,438-448,1000,26,1360-1390,1000,10,483-493,1000,27,6.535-6.895,1000,11,526-536,1000,28,7.175-7.475,1000,12,546-556,1000,29,8.400-8.700,1000,13h,662-672,1000,30,9.580-9.880,1000,13l,662-672,1000,31,10.780-11.280,1000,14h,673-683,1000,32,11.770-12.270,1000,14l,673-683,1000,33,13.185-13.485,1000,15,743-753,1000,34,13.485-13.785,1000,16,862-877,1000,35,13.785-14.085,1000,17,890-920,1000,36,14.085-14.385,1000,2024/10/12,9,3.,44种产品：按照等级，对应数据格式与处理软件,数据水平,(Level, L),数据格式,数据处理软件,1,2,Swath,(,卫星格式,),MODIS Re-projection Tools, Swath,(MRT Swath),2G, 3, 4,Grid,（地球格式）,MODIS Re-projection Tools,(MRT),2024/10/12,10,3.,44种产品：数据格式,-Swath,（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,2024/10/12,11,3.,44种产品：数据格式,-Grid,（落实到特定地球投影）,（,0,，,0,）,H26, V4,H,V,(0,0),2024/10/12,12,1.,卫星与传感器：,Terra-MODIS, Aqua-MODIS,4.产品的依赖关系,2024/10/12,13,4.产品的依赖关系,：,很少有产品是独立生产出来的，前期产品如果存在误差，会传递到后面的产品，这些信息在,QA,中有记录,植被指数（,MOD13,）,表观反射（,MOD02,，,1B,）等,地表反射（,MOD09,）等,气溶胶（,MOD04,）等,2024/10/12,14,5.各个产品内部的依赖关系,MOD09:,科学数据集,地表反射,Terra,Aqua,1,Surface Reflectance Daily L2G Global 1km and 500m,MOD09GA,MYD09GA,2,Surface Reflectance Daily L2G Global 250m,MOD09GQ,MYD09GQ,3,Surface Reflectance Daily L3 Global 0.05Deg CMG,MOD09CMG,MYD09CMG,4,Surface Reflectance 8-Day L3 Global 500m,MOD09A1,MYD09A1,5,Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250m,MOD09Q1,MYD09Q1,6,Surface Reflectance Daily L2G Global 500m,MOD09GHK,MYD09GHK,7,Surface Reflectance Daily L2G Global 250m,MOD09GQK,MYD09GQK,8,Surface Reflectance Quality Daily L2G Global 1km,MOD09GST,MYD09GST,2024/10/12,15,1.,卫星与传感器：,Terra-MODIS, Aqua-MODIS,5.各个产品内部的依赖关系,MOD13,科学数据集,植被指数,Terra,Aqua,1,Vegetation Indices 16-Day L3 Global 250m,MOD13Q1,MYD13Q1,2,Vegetation Indices 16-Day L3 Global 500m,MOD13A1,MYD13A1,3,Vegetation Indices 16-Day L3 Global 1km,MOD13A2,MYD13A2,4,Vegetation Indices 16-Day L3 Global 0.05Deg CMG,MOD13C1,MYD13C1,5,Vegetation Indices Monthly L3 Global 1km,MOD13A3,MYD13A3,6,Vegetation Indices Monthly L3 Global 0.05Deg CMG,MOD13C2,MYD13C2,2024/10/12,16,5.各个产品内部的依赖关系,：MOD13,2024/10/12,17,6.数据产品质量管理之一：文件层次（版本）,以,MOD13,为例,。,C004,C005,波段,科学数据集（,SDS,）,科学数据集（,SDS,）,波段,1,250 m 16 days NDVI,250 m 16 days NDVI,1,2,250 m 16 days EVI,250 m 16 days EVI,2,3,250 m 16 days NDVI Quality,250m 16 days VI Quality,3,4,250 m 16 days EVI Quality,5,250 m 16 days Red Reflectance,250 m 16 days Red Reflectance,4,6,250 m 16 days NIR Reflectance,250 m 16 days NIR Reflectance,5,7,250 m 16 days Blue Reflectance,250 m 16 days Blue Reflectance,6,8,250 m 16 days MIR Reflectance,250 m 16 days MIR Reflectance,7,9,250 m 16 days View Zenith Angle,250 m 16 days View Zenith Angle,8,10,250 m 16 days Solar Zenith Angle,250 m 16 days Solar Zenith Angle,9,11,250 m 16 days Relative Azimuth Angle,250 m 16 days Relative Azimuth Angle,10,250m 16 days composite day of the year,11,250m 16 days pixel reliability,12,2024/10/12,18,6.数据产品质量管理之一：,不同,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。,2024/10/12,19,6.数据产品质量管理之一：,MODIS,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。,2024/10/12,20,7.数据产品质量管理之二：,QA,处理软件,- LDOPE,MODIS Land Data Operational Product Evaluation (LDOPE) Tools,250 m 16 days NDVI Quality:,经过,LDOPE,中的,2,个函数,（,unpack_sds_bits,；,cp_proj_param,）；,可以解码为,9-10,个波段（以下为在,LDOPE,基础上自行开发的界面。 林昕）。,2024/10/12,21,7.数据产品质量管理之二：,像元层次（QA）,，,经过解码后的,MOD13 QA,Bit No.,C4,版本：,10,个波段,C5,版本：,9,个波段,0-1,(1),质量总评：,0-3,（,MODLAND QA,）,(1),质量总评：,0-3,（,MODLAND QA,）,2-5,(2),可用性：,0-15,（,VI usefulness,）,(2),可用性：,0-15,（,VI usefulness,）,6-7,(3),气溶胶含量（,Aerosol,）,(3),气溶胶含量（,Aerosol,）,8,(4),是否为云边（,Adjacent cloud,）,(4),是否为云边（,Adjacent cloud,）,9,(5),大气二向性校正（,Atm. BRDF correction,(5),大气二向性校正（,Atm. BRDF correction,10,(6),是否为混合云（,Mixed cloud,）,(6),是否为混合云（,Mixed cloud,）,11,(7),陆地,/,水标记 （,Land/water flag,）,Bit= 1112,(7),陆地,/,水标记 （,Land/water flag,）,Bit= 1113,12,13,(8),雪,/,冰（,Snow/Ice,）,14,(9),云影 （,Shadow,）,(8),雪,/,冰（,Snow/Ice,）,15,(10),合成方法（,Composite method,）,(9),云影 （,Shadow,）,2024/10/12,22,7.数据产品质量管理之二：,像元层次（QA）,东北呼伦湖：,水面上的高,NDVI,地区，,如果没有数据质量标记，,可能错误地理解为,水面植被（蓝藻爆发 ？）,2024/10/12,23,7.数据产品质量管理之二：,像元层次（QA）,2006,年,7,月,28,日,-8,月,12,日，,第,209-214,天合成。,同期,Terra,与,Aqua,NDVI,差值（绝对值）。,Terra,气溶胶分布,Aqua,气溶胶分布,2024/10/12,24,8.展望：在更大的系统中理解MODIS数据的作用,2024/10/12,25,8.展望：,在更大的系统中理解MODIS数据的作用:,（,1,）,AVHRR,AVHRR-3,波段设置,波段,星下点分辨率（,km,）,波幅,(um),典型应用,1,1.09,0.58 - 0.68,白天云与地面制图,2,1.09,0.725 - 1.00,水陆边界,3A*,1.09,1.58 - 1.64,云,-,雪检测,3B,1.09,3.55 - 3.93,夜间云制图，海面温度,4,1.09,10.30 - 11.30,夜间云制图，海面温度,5,1.09,11.50 - 12.50,海面温度,卫 星,开始日期,结束日期,NOAA-7,1981-07-01,1985-02-08,NOAA-9,1985-02-11,1988-11-07,NOAA-11,1988-11-11,1994-09-19,NOAA-9 (,降轨,),1994-09-20,1995-01-18,NOAA-14,1995-01-19,2000-10-31,NOAA-16,2000-11-01,2003-12-31,NOAA-17,2004-01-01,目前仍在继续,2024/10/12,26,8.展望,：,（,2,）,MODIS,窄波段的优势（,NIR,避免了水汽吸收中心）,2024/10/12,27,Company Logo,8.展望,：（,3,）,VIIRS,基本上参照,MODIS,波段设置,2024/10/12,28,8.展望：,在更大的系统中理解MODIS数据的作用: VIIRS,波段设置,2024/10/12,29,8.展望：,如果,8km,的,AVHRR,可以有这样的效果，,250m,的,MODIS+QA,会怎样？,（,Tucker et el, 2005,）,2024/10/12,30,8.展望：,如果,8km,的,AVHRR,可以有这样的效果，,250m,的,MODIS+QA,会怎样？,（,Tucker et el, 2005,）,2024/10/12,31,第一部分：小 结：,（,1,）你所获取的,MODIS,数据，是特定卫星（,Terra, Aqua,）、特定产品（,44,种之一）、特定版本的数据。通常所说的,MODIS,一般为,1B,只是,44,种产品之一。（,2,）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。（,3,）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,文件层次是通过版本更新，在像元层次是通过质量标记（,QA,）。充分利用,QA,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：,AVHRR-MODIS-VIIRS,/,2024/10/12,32,相关网站,:,国内,（,1,）,/,（,2,）,（,3,）,/,（,4,）,国外,(1),（,2,）,（,3,）,http:/,Terra,.nasa.gov/,2024/10/12,33,第二部分：,MODIS,大气产品介绍,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,邓芳萍,2024/10/12,34,