MODIS目前主要存在於兩顆衛星上:TERRA 和AQUA.TERRA衛星每日地方時上午10:30時過境,所以也把它稱做地球觀測第一顆上午星(EOS-AM1)。AQUA每日地方時下午過境,所以稱做地球觀測第一顆下午星(EOS-PM1)web
MODIS掃描週期爲1.477秒,每條掃描線沿掃描方向有1354點(Pixels),沿軌道方向有10個1KMD的IFOV(瞬時視場)。在每一個IFOV中,1KM分辨率波段有1個採樣,500M分辨率波段有4個採樣,250M波段有16個採樣。白天掃描每一個點在兩個MODIS包中傳輸,第一個包傳輸IFOV 1~5,第二個包傳輸IFOV 6~10數據庫
modis介紹-2所有44種產品服務器
MODIS的下行數據(RawData)利用CCSDS進行了封裝,使用RS(255,223)進行糾錯。整個CCSDS包(包括同步碼4個字節)長度爲1024字節。其中Reed-Solomon Coding用來對整個Coded VCDU進行糾錯。MODIS CCSDS包的Reed-Solomon Coding部分共有32×4=128字節,採用RS(255,223)。每一個包可糾16×4=64個字節錯誤。MODIS掃描週期爲1.477秒。每條掃描線沿掃描方向有1354點(Pixels),沿軌道方向有10個IFOV(瞬時視場)。在每一個IFOV中,1KM分辨率波段有1個採樣,500M分辨率波段有4個採樣,250M波段有16個採樣。白天掃描每一個點在兩個MODIS包中傳輸,第一個包傳輸IFOV 1~5,第二個包傳輸IFOV 6~10。裸數據是最原始的地面接收數據,它含有知足CCSDS標準(CCSDS 102.0-B-4)的數據包(CADU)。它通過格式化同步、去擾、RS糾錯、格式轉變等相應的步驟和程序,處理成爲MODIS 0級數據產品網絡
0級產品:指由進機板進入計算機的數據包,也稱原始數據(Raw Data);框架
1級產品:指1A數據,己經被賦予定標參數;ide
2級產品:指1B級數據,通過定標定位後數據,本系統產品是國際標準的EOS-HDF格式。可用商用軟件包(如ENVI)直接讀取;性能
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)進行校訂,產生3級產品;網站
4級產品:由參數文件提供的參數,對圖像進行幾何糾正,輻射校訂,使圖像的每一點都有精確的地理編碼、反射率和輻射率。4級產品的MODIS圖像進行不一樣時相的匹配時,偏差小於1個像元。該級產品是應用級產品不可缺乏的基礎;編碼
5級及以上產品:根據各類應用模型開發5級產品。
有時還有另一種分類的方法和上面的有所不一樣
0級數據:衛星地面站直接接收到的、未經處理的、包括所有數據信息在內的原始數據爲0級數據。
1級數據:對沒有通過處理的、徹底分辨率的儀器數據進行重建,數據時間配準,使用輔助數據註解,計算和增補到0級數據以後爲1級數據。
2級數據:在1級數據基礎上開發出的、具備相同空間分辨率和覆蓋相同地理區域的數據爲2級數據。
3級數據:3級數據時以統一的時間-空間柵格表達的變量,一般具備必定的完整性和一致性。在3級水平上,將能夠集中進行科學研究,如:定點時間序列,來自單一技術的觀測方程和通用模型等。
4級數據:經過分析模型和綜合分析3級如下數據得出的結果數據爲4級數據。
MODIS標準數據產品根據內容的不一樣分爲0級、1級數據產品,在1B級數據產品以後,劃分2-4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產品類型,總計分解爲44種標準數據產品類型。它們分別是:
MODIS L0數據是對衛星下傳的數據報解除CADU外殼後,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。
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餘相關數據的集合
LlB數據是對LlA數據進行定位和定標處理以後所生成,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)做爲輸入,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能夠從MODIS支持組MCST所按期發佈的LUT文件中獲得。傳感器DN數值按照BDSM(Band,Detector,Sub-frame,Mirror.side)索引。
L2~L4是對LlB數據進行各類應用處理以後所生成的特定應用數據產品。
若是用戶獲得的數據是L0級的PDS文件,,在具體使用以前就必須首先進行預處理,一般並不須要自行開發預處理軟件,位於戈達德航天中心的MODIS科學組免費提供預處理和其餘應用代碼,可是須要注意運行平臺的差別。做爲獨立運行版本,也能夠選擇Wisconsin大學開發的IMAPP,該軟件最初爲UNIX/LINUX平臺開發,目前該軟件的Windows版本已經由俄羅斯ScanEx公司提供。國家衛星氣象中心開發了IMAPP軟件的Windows中文版本。須要注意的是,預處理軟件都要使用MODIS特性組不按期發佈的LUT參數文
件,LUT參數根據探測器的物理性能的變化而調整,爲了獲得精確的定標數據,必須及時更新所使用的LUT文件。
MOD01:即 MODIS1A數據產品。
1A級處理程序,把2個小時的0級文件從新組織成一系列基本處理單元,及數據塊(Granules),每一個數據塊包含大約5分鐘的MODIS數據。由於MODIS鏡面的一次掃描須要1.4771秒,因此在5分鐘內1B級產品文件典型的有203次徹底掃描,有時候徹底掃描204次。天天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座標,以及有關MODIS的太陽和月亮的位置信息。在GDAAC的操做中,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每一個1km EV(Earth View)中心的經緯度,每一個1km EV太陽/衛星的方位,每一個1km EV EOS陸地/海洋的閾值,每條掃描太陽和月亮相對於MODIS的位置,充分的儀器參數信息以支持特定波段和亞像元級定位。
格式描述分爲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爲大氣產品,9-17,33,40,43,44爲陸地產品,18-32,36-39,42爲海洋產品
MOD04:大氣二、3級標準數據產品,內容爲氣溶膠產品,Lambert投影空間分辨率1千米,地理坐
標30秒空間分辨率,每日數據爲2級數據產品,每旬、每個月數據合成爲3級數據產品。
MOD05:可降水量。2級大氣產品。
MOD06:大氣二、3級標準數據產品,內容爲雲產品,Lambert投影空間分辨率1千米,地理坐
標30秒空間分辨率,每日數據爲2級數據產品,每旬、每個月數據合成爲3級數據產品。
MOD07:大氣二、3級標準數據產品,內容爲大氣剖面數據,Lambert投影空間分辨率1千米,地理
座標30秒空間分辨率,每日數據爲2級數據產品,每旬、每個月數據合成爲3級數據產品。
MOD08:大氣3級標準數據產品,內容爲柵格大氣產品,1千米空間分辨率。每日、每旬、每個月
合成數據。
MOD09:陸地2級標準數據產品,內容爲表面反射;空間分辨率250m;白天每日數據。
MOD10:陸地二、3級標準數據產品,內容爲雪覆蓋,每日數據爲2級數據,空間分辨率500米,旬、月數據合成爲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- Ref1.640um)/( Ref0.555um Ref1.640um)
* Ref0.555um、Ref1.640um爲入瞳反射率
位於陸地且同時知足如下條件的像元,能夠定義爲「陸地冰雪」,簡稱「冰雪」:
NDSI=(RefMODIS4- RefMODIS6) / (RefMODIS4 RefMODIS6)>0.4;
RefMODIS2 > 0.11;
MOD11:陸地二、3級標準數據產品,內容爲地表溫度和輻射率,Lambert投影,空間分辨率1千米,
地理座標爲30秒,每日數據爲2級數據,每旬、每個月數據合成爲3級數據。
MOD12:陸地3級標準數據產品,內容爲土地覆蓋/土地覆蓋變化,1km,1/4º,季節的,生物地球
化學循環,土地覆蓋變化,3級數據產品。
MOD13:陸地2級標準數據產品,內容爲柵格的歸一化植被指數和加強型植被指數
(NDVI/EVI),空間分辨率250m。
MOD14:陸地2級標準數據產品,內容爲熱異常-火災和生物量燃燒,空間分辨率1km,肯定火災發
生的位置、火災等級以及闇火與燃燒比。
MOD15:陸地3級標準數據產品,內容爲葉面積指數和光合有效輻射,空間分辨率1km,天天的
及旬、月合成產品。
MOD16:陸地4級標準數據產品,內容爲蒸騰做用,空間分辨率1km,旬、月合成產品。
MOD17:陸地4級標準數據產品,內容爲植被產品,NPP,空間分辨率爲250米,1千米,旬、
月度頻率。
MOD18:海洋二、3級標準數據產品,內容爲標準的水面輻射,全球洋麪,空間分辨率1km,
日、旬、月,海洋葉綠素。
MOD19:海洋二、3級標準數據產品,內容爲色素濃度,全球洋麪,空間分辨率1km,日、
旬、月度數據。
MOD20:海洋二、3級標準數據產品,內容爲葉綠素熒光性,全球洋麪,空間分辨率1km,葉綠
素水平大於2.0mg/m3,日、旬、月度數據。
MOD21:海洋2級標準數據產品,內容爲葉綠素-色素濃度,空間分辨率1km,日、旬、月度數據。
MOD22:海洋二、3級標準數據產品,內容爲光合可利用輻射(PAR),全球洋麪,1km,
日、旬、月度數據。
MOD23:海洋3級標準數據產品,內容爲懸浮物濃度。
MOD24:海洋3級標準數據產品,內容爲有機質濃度。
MOD25:海洋二、3級標準數據產品,內容爲球石濃度,全球洋麪,空間分辨率1km、2
0km,日、旬、月度數據。
MOD26:海洋3級標準數據產品,內容爲海洋水衰減係數。
MOD27:海洋二、3級標準數據產品,內容爲海洋初級生產力,全球洋麪,空間分辨率1km,
日、旬、月度數據。
MOD28:海洋二、3級標準數據產品,內容爲海面溫度,全球洋麪,空間分辨率1km,天天的,
每週的/晝夜的,能量和水平衡,氣候變化模型。
MOD29:海洋2級標準數據產品,內容爲海冰覆蓋,海洋,1千米分辨率,日、旬數據。
MOD30:(未定)
MOD31:海洋二、3級標準數據產品,內容爲藻紅蛋白濃度, 1千米分辨率,日、旬、月度數據。
MOD32:海洋2級標準數據產品,內容爲處理框架和匹配的數據庫,1千米分辨率,日、旬、
月度數據,用於海洋葉綠素、海洋生產力計算。
MOD33:陸地3級標準數據產品,內容爲雪覆蓋,空間分辨率500米,日、旬、月度數據。
MOD34:(未定)
MOD35:大氣2級標準數據產品,內容爲雲掩膜,空間分辨率爲250m和1千米,日數據。
MOD36:海洋3級標準數據產品,內容爲總吸取係數,空間分辨率爲1千米,日、旬、月度數據
MOD37:海洋二、3級標準數據產品,內容爲海洋氣溶膠特性,空間分辨率1km,日、旬、月度數據。
MOD38:(未定)
MOD39:海洋二、3級標準數據產品,內容爲純水勢,空間分辨率1km,日、旬、月度數據。
MOD40:陸地3級標準數據產品,內容爲柵格的熱異常,空間分辨率1千米,日、旬、月度數據。
MOD41:(未定)
MOD42:海洋3級標準數據產品,內容爲海冰覆蓋,空間分辨率1千米,日、旬、月度數據。
MOD43:陸地3級標準數據產品,內容爲表面反射,BRDF/Albedo參數,空間分辨率1千米,
日、旬、月度數據。
MOD44:陸地3級標準數據產品,內容爲植被覆蓋轉換,250m,季度、年度,斷定植被覆蓋轉換
的發生和類型。
一:Modis數據資源整體介紹
1999年2月18日,美國成功地發射了地球觀測系統(EOS)的第一顆先進的極地軌道環境遙感衛星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等信息,進行土地利用和土地覆蓋研究、氣候季節和年際變化研究、天然災害監測和分析研究、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境變化的長期觀測和研究的整體(戰略)目標。2002年5月4日成功發射Aqua星後,天天能夠接收兩顆星的資料。
搭載在Terra和Aqua兩顆衛星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)是美國地球觀測系統(EOS)計劃中用於觀測全球生物和物理過程的重要儀器。它具備36箇中等分辨率水平 (0.25um~1um)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、雲、汽溶膠、水汽和火情等目標的圖像。
2、MODIS數據特色及技術指標
1
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)系列衛星上,從1999年12月正式向地面發送數據。MODIS是NASA地球行星使命計劃中總數爲15顆。
2 MODIS數據主要有四個特色:
(1)全球免費:NASA對MODIS數據實行全球免費接收的政策(TERRA衛星除MODIS外的其餘傳感器獲取的數據均採起公開有償接收和有償使用的政策),這樣的數據接收和使用政策對於目前我國大多數科學家來講是不可多得的、廉價而且實用的數據資源;
(2)光譜範圍廣:MODIS數據涉及波段範圍廣(共有36個波段,光譜範圍從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個通道爲500m,另29個通道爲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波段向地面發送,並在數據發送上增長了大量的糾錯能力,以保證用戶用較小的天線(僅3m)就能夠獲得優質信號;
(4)更新頻率高:TERRA和AQUA衛星都是太陽同步極軌衛星,TERRA在地方時(10:30)上午過境,AQUA在地方時(1:30)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,對於接收MODIS數據來講能夠獲得天天最少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 |
250g |
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數據的波段分佈特徵
波段 |
波譜範圍(nm) |
信噪比 |
主要用途 |
分辨率(m) |
1 |
620-670 |
128 |
陸地/雲邊界 |
250 |
2 |
841-876 |
201 |
||
3 |
459-479 |
243 |
陸地/雲特性 |
500 |
4 |
545-565 |
228 |
||
5 |
1230-1250 |
74 |
||
6 |
1628-1652 |
275 |
||
7 |
2105-2155 |
110 |
||
8 |
405-420 |
880 |
海洋顏色/浮游 |
1000 |
9 |
438一48 |
838 |
||
10 |
483-493 |
802 |
||
11 |
526-536 |
754 |
||
12 |
546-556 |
750 |
||
13 |
662-672 |
910 |
||
14 |
673-683 |
1087 |
||
15 |
743-753 |
586 |
||
16 |
862-877 |
516 |
||
17 |
890-920 |
167 |
大氣水蒸氣 |
|
18 |
931-941 |
57 |
||
19 |
915-965 |
250 |
||
20 |
3.660-3.840 |
0.05 |
地表/雲溫度 |
|
21 |
3.929-3.989 |
2.00 |
||
22 |
3.929-3.989 |
0.07 |
||
23 |
4.020-4.080 |
0.07 |
||
24 |
4.433-4.498 |
0.25 |
大氣溫度 |
|
25 |
4.482一549 |
0.25 |
||
26 |
1360-1390 |
150 |
捲雲 |
|
27 |
6.535-6.895 |
0.25 |
水蒸氣 |
|
28 |
7.175-7.475 |
0.25 |
||
29 |
8.400-8,700 |
0.25 |
||
30 |
9.580-9.880 |
0.25 |
臭氧 |
|
31 |
10.780-11.280 |
0.05 |
地表/雲溫度 |
|
32 |
11.770-12.270 |
0.05 |
||
33 |
13.185-13.485 |
0.25 |
雲頂高度 |
|
34 |
13.485-13.785 |
0.25 |
||
35 |
13.785-14.085 |
0.25 |
||
36 |
14.085-14.385 |
0.35 |
5.MODIS數據產品分級
6.按數據產品特徵劃分:主要產品包括校訂數據產品、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,又能夠分爲如下6種:
產品類型 |
產品ID |
ESDT/數據集名稱 |
數據級別 |
一級數據產品 |
MODO1 |
MODO1/原始輻射率 |
L1A |
MOD02 |
MOD02KM/1KM定標輻射 |
L1B |
|
MOD02HKM/5OOm定標輻射 |
L1B |
||
MOD02QKM/250定標輻射 |
L1B |
||
MOD02OBC/星載定標和工程數據 |
L1B |
||
MOD03 |
MOD03/1KM經緯度座標數據 |
L1A |
|
大氣標準產品 |
MOD04 |
MOD04_L2/氣溶膠 |
L2 |
MODO5 |
MODO5_L2/可降水汽檢測結果 |
L2 |
|
MOD06 |
MOD06_L2/雲產品 |
L2 |
|
MOD07 |
MOD07_L2/溫度和水汽輪廓產品 |
L2 |
|
MOD08 |
MODO8_D3/海日氣溶膠、水汽和雲產品 |
L3(1d) |
|
MODO8_E3/氣溶膠、水汽和雲8天合成產品 |
L3(8d) |
||
MOD08_M3/全球氣溶膠、水汽和雲月合成產品 |
L3(1m) |
||
MOD035 |
MOD35_L2/250m和1KM雲覆蓋和光譜檢測結果 |
L2 |
|
陸地標準產品 |
MOD09 |
MOD09GHK/全球5OOm地表反射率 |
L2G |
MOD09GQK/全球250m地表反射率 |
L2G |
||
MOD09GST/全球1KM地表反射率 |
L2G |
||
MOD09A1/全球5OOm地表反射率8天合成 |
L3(8d) |
||
MOD09Q1/全球250m地表反射率8天合成 |
L3(8d) |
||
MOD11 |
MOD11_L2/1KM地表溫度/發射率產品 |
L2 |
|
MOD11A1/全球1KM地表溫度/發射率L3產品 |
L3(ld) |
||
MOD11B1/全球5KM地表溫度/發射率8天合成L3產品 |
L3(8d) |
||
MOD11A2/全球1KM地表溫度/發射率8天合成L3產品 |
L(8d) |
||
MOD12(地表覆蓋變化) |
MOD12Q1/全球lKM土地搜蓋類型96天合成 |
L3 |
|
MOD13 |
MOD13A1/全球5OOm分辨率植被指數16天合成 |
L3 |
|
MOD13A2/全球1KM分辨率植被指數16天合成 |
L3 |
||
MOD13Q1/全球250m分辨率植被指數16天合成 |
L3 |
||
MOD14(溫度異常/火) |
MOD14/1KM分辨率溫度異常/火L2級產品 |
L2 |
|
MOD14A1/每日全球1KM溫度異常/火L3級產品 |
L3 |
||
MOD14A2/全球1KM溫度異常/火8天合成產品 |
L3 |
||
MOD14GD/每日全球1KM溫度異常/火L2G級產品 |
L2G |
||
MOD14GN/黑夜全球lKM溫度異常/火L2G級產品 |
L2G |
||
MOD15 |
MOD15A2/全球1KM葉面積指數/FPAR8天合成L4級產品 |
L4 |
|
MOD17(NPP) |
MOD17A2/全球1KM淨光合做用8天合成產品 |
L4 |
|
MOD43(BRDF&反照率) |
MOD43B1/全球1KMBRDF/反照率16天合成 |
L4 |
|
MOD43B3/全球1KM最小反照率16天合成 |
L4 |
||
MOD43B4/全球1KM調整至天頂角反射率的BRDF16天合成產品 |
L4 |
||
MOD44(植被覆蓋變化 |
MOD44B/植被連續區域 |
L3 |
|
海洋標準產品 |
MOD18 |
Normalized Water-leaving Radiance |
L2 |
L3(1d) |
|||
L3(8d) |
|||
MOD19 |
色素濃度 |
L2 |
|
L3(ld) |
|||
L3(8d) |
|||
MOD20 |
葉綠素熒光 |
L2 |
|
L3(ld) |
|||
L3(8d) |
|||
MOD2l |
葉綠素a色素濃度 |
L2 |
|
L3(1d) |
|||
L3(8d) |
三.MODIS Tile產品數據組織方式
本網站提供的MODIS陸地標準產品數據都採用TILE類型進行組織,即以地球爲參照系, 採用了SIN(ISIN,正弦曲線投影) 地球投影系統,將全球按照10°經度*10°緯度(1200KM*1200KM)的方式分片(以下圖),全球陸地被分割爲600多個 Tile,並對每個Tile賦予了水平編號和垂直編號。左上角的編號爲(0,0)右下角的編號爲(35,17)。
四.MODIS 命名規則
MODIS文件名的命名遵循必定的規則,經過文件名,能夠得到不少關於此文件的詳細信息,好比:文件名 MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf MOD09A1 –產品縮寫 .A2006001 – 數據得到時間(A-YYYYDDD) .h08v05 – 分片標示(水平XX,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
根據實際狀況不一樣,本網站提供的MODIS陸地標準數據產品具備不一樣的時間分辨率,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儀器得到的數據有3個空間分辨率:
Bands 1–2 – 250米
Bands 3–7 – 500米
Bands 8–36 – 1000米
本網站提供的MODIS陸地標準數據產品分爲4種不一樣的空間分辨率,分別以下:
250米
500米
1000米
5600米 (0.05度).
MODIS數據的獲取方式
經過計算機網絡獲取MODIS數據