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(2018-12-13 08:35:29)
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分类： ENVI应用 |
EOS：Earth Observing System
主要由美国宇航局启动的用一系列低轨卫星对地球进行连续、综合观测的计划，目的在于加深对自然过程和人类活动相互影响的理解，确定全球变化的程度、原因和影响后果，增强人类预报未来全球变化的能力。
Terra卫星：
Terra卫星发射于1999年12月18日，是EOS计划中第一颗装载有MODIS传感器的卫星。
Terra卫星上共有五种装置，分别是云与地球辐射能量系统CERES
、中分辨率成像光谱仪MODIS、多角度成像光谱仪MISR、先进星载热辐射与反射辐射计ASTER和对流层污染测量仪MOPITT。Terra是美国、日本和加拿大联合进行的项目。美国提供了卫星和三种仪器：CERES、MISR和MODIS，日本的国际贸易和工业部门提供了ASTER装置，加拿大的多伦多大学（机构）提供了MOPITT装置。在外观上，Terra卫星的大小大概相当于一辆小型校园公汽。它装载的五种传感器能同时采集地球大气、陆地、海洋和太阳能量平衡的信息。每种传感器有它独特的性质，使EOS的科学工作者能研究大范围的自然科学实体。
Terra沿地球近极地轨道航行，高度是705km，它在早上当地同一时间经过赤道，此时陆地上云层覆盖为最少，它对地表的视角的范围最大。Terra的轨道基本上是和地球的自转方向相垂直，所以它的图像可以拼接成一幅完整的地球总图像。科学家通过这些图像逐渐理解了全球气候变化的起因和效果，他们的目标是了解地球气候和环境是如何作为一个整体作用的。
Aqua卫星：
这颗卫星的名字“阿卡”（Ａｑｕａ）取自拉丁文，意思是“水”。 这颗卫星主要使命是研究地球水循环，它的观测结果有望增进科学家对全球气候变化的了解，并可用来进行更准确的天气预报。 按计划，卫星上的６个科学仪器将对地球海洋、大气层、陆地、冰雪覆盖区域以及植被等展开综合观测，搜集全球降雨、水蒸发、云层形成、洋流等水循环活动数据。利用这些数据，科学家们可以更深入地研究地球水循环和生态系统的变化规律，从而加深对地球生态系统与环境变化之间相互作用关系的理解。该卫星还可以对地球大气层温度和湿度、海洋表面温度、土壤湿度等变化进行更精确的测量，有关测量结果在天气预报上据认为有重要价值。
“阿卡”是美国宇航局发射的第二颗“地球观测系统”系列卫星。这一系统旨在对地球进行全面观测，主要由三颗卫星组成，第一颗（Terra）于１９９９年１１月发射，主要观测陆地。最后一颗卫星（Aura）将重点搜集地球大气臭氧层数据。
二、MODIS中分辨率红外光谱仪
MODIS（中分辨率成像光谱仪）是Terra和Aqua卫星上都装载有的重要传感器，是EOS计划中用于观测全球生物和物理过程的仪器，也是EOS平台上唯一进行直接广播的对地观测仪器。MODIS是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，沿用的是传统的成像辐射计的思想，由横向扫描镜、光收集器件、一组线性探测器阵列和位于4个焦平面上的光谱干涉滤色镜组成。这种光学设计可为地学应用提供0.4-14.5μm之间的36个离散波段的图像，星下点空间分辨率可为 250m、500m或1000m，视场宽度为2330km。
MODIS每两天可连续提供地球上任何地方白天反射辐射和白天/昼夜的发射辐射数据，包括对地球陆地、海洋和大气观测的可见光和红外波谱数据。MODIS是一个真正多学科综合的仪器，可以对高优先级的大气（云及其相关性质）、海洋（洋面温度和叶绿素）及地表特征（土地覆盖变化、地表温度、植被特性）进行全面、一致的同步观测。
MODIS的多波段数据可以同时提供反映陆地、云边界，云特性，海洋水色、浮游植物、生物地理、化学，大气中水汽，地表、云顶温度，大气温度，臭氧和云顶高度等特征的信息，用于对陆表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。
每个MODIS仪器设计工作寿命为5年，利用MODIS仪器至少将获得15年、36个光谱波段的地球综合信息，这些数据对于开展自然灾害与生态环境监测、全球环境和气候变化研究以及进行全球变化的综合性研究等将是非常有意义的。
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0级产品：指由进机板进入计算机的数据包，也称原始数据(Raw Data); 1级产品：指1A数据，己经被赋予定标参数； 2级产品：指1B级数据，经过定标定位后数据，本系统产品是国际标准的EOS-HDF格式。可用商用软件包(如ENVI)直接读取； 3级产品：在1B数据的基础上，对由遥感器成像过程产生的边缘畸变(Bowtie)进行校正，产生3级产品； 4级产品：由参数文件提供的参数，对图像进行几何纠正，辐射校正，使图像的每一点都有精确的地理编码、反射率和辐射率。4级产品的MODIS图像进行不同时相的匹配时，误差小于1个像元。该级产品是应用级产品不可缺少的基础； 5级及以上产品：根据各种应用模型开发5级产品。 有时还有另外一种分类的方法和上面的有所不同 0级数据：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。 1级数据：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。 2级数据：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。 3级数据：3级数据时以统一的时间-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。 4级数据：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。 MODIS标准数据产品根据内容的不同分为0级、1级数据产品，在1B级数据产品之后，划分2－4级数据产品，包括：陆地标准数据产品、大气标准数据产品和海洋标准数据产品等三种主要标准数据产品类型，总计分解为44种标准数据产品类型。它们分别是： MODIS L0数据是对卫星下传的数据报解除CADU外壳后，所生成的CCSDS格式的未经任何处理的原始数据集合，其中包含按照顺序存放的扫描数据帧、时间码、方位信息和遥测数据等。 LlA数据是对L0数据中的CCSDS包进行解包所还原出来的扫描数据及其他相关数据的集合 LlB数据是对LlA数据进行定位和定标处理之后所生成，其中包含以sI(Scaled Integer)形式存放的反射率和辐射率的数据集。LlB代码读取LlA代码解包产生的DN数据集(EV SD SRCA BB SV)以及定标查找表LUT(LookUp Table)作为输入，分别对太阳反射波段RSB和热辐射波段TEB进行定标处理。定标计算所使用的参数可以从MODIS支持组MCST所定期发布的LUT文件中得到。传感器DN数值按照BDSM(Band，Detector，Sub-frame，Mirror．side)索引。 L2～L4是对LlB数据进行各种应用处理之后所生成的特定应用数据产品。 如果用户得到的数据是L0级的PDS文件，，在具体使用之前就必须首先进行预处理，通常并不需要自行开发预处理软件，位于戈达德航天中心的MODIS科学组免费提供预处理和其他应用代码，但是需要注意运行平台的差异。作为独立运行版本，也可以选择Wisconsin大学开发的IMAPP，该软件最初为UNIX／LINUX平台开发，目前该软件的Windows版本已经由俄罗斯ScanEx公司提供。国家卫星气象中心开发了IMAPP软件的Windows中文版本。需要注意的是，预处理软件都要使用MODIS特性组不定期发布的LUT参数文件，LUT参数根据探测器的物理性能的变化而调整，为了得到精确的定标数据，必须及时更新所使用的LUT文件。 MOD01：即 MODIS1A数据产品。 1A级处理程序，把2个小时的0级文件重新组织成一系列基本处理单元，及数据块（Granules），每个数据块包含大约5分钟的MODIS数据。因为MODIS镜面的一次扫描需要1.4771秒，所以在5分钟内1B级产品文件典型的有203次完全扫描，有时候完全扫描204次。每天5分钟集合的扫描文件有288个。地理位置代码计算地面单个象元的坐标，以及有关MODIS的太阳和月亮的位置信息。在GDAAC的操作中，1A级和地理位置代码使用产品生成程序（PGE01）。同时，它们将输入的MODIS数据放到1B级软件中 MOD02：即 MODIS1B数据产品。 MOD03：即 MODIS数据地理定位文件。 MODIS Geolocation(MOD03) 数据产品包含有：MODIS每个1km EV（Earth View）中心的经纬度，每个1km EV太阳/卫星的方位，每个1km EV EOS陆地/海洋的阈值，每条扫描太阳和月亮相对于MODIS的位置，充分的仪器参数信息以支持特定波段和亚像元级定位。 格式描述分为4个部分：全局元数据、处理和几何参数、扫描数据、组（Vgroups） MOD04-08，35为大气产品，9－17，33，40，43，44为陆地产品，18-32，36-39，42为海洋产品 MOD04：大气2、3级标准数据产品，内容为气溶胶产品，Lambert投影空间分辨率1公里，地理坐标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。 MOD05：可降水量。2级大气产品。 MOD06：大气2、3级标准数据产品，内容为云产品，Lambert投影空间分辨率1公里，地理坐标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。 MOD07：大气2、3级标准数据产品，内容为大气剖面数据，Lambert投影空间分辨率1公里，地理坐标30秒空间分辨率，每日数据为2级数据产品，每旬、每月数据合成为3级数据产品。 MOD08：大气3级标准数据产品，内容为栅格大气产品，1公里空间分辨率。每日、每旬、每月合成数据。 MOD09：陆地2级标准数据产品，内容为表面反射；空间分辨率250m；白天每日数据。 MOD10：陆地2、3级标准数据产品，内容为雪覆盖，每日数据为2级数据，空间分辨率500米，旬、月数据合成为3级数据，空间分辨率500米。 归一化雪被指数：归一化雪被指数是观测冰雪定量指标， NDSI=（Ref0.555um- Ref1.640um)/( Ref0.555um Ref1.640um) * Ref0.555um、Ref1.640um为入瞳反射率 位于陆地且同时满足以下条件的像元，可以定义为“陆地冰雪”，简称“冰雪”： NDSI＝(RefMODIS4- RefMODIS6) / (RefMODIS4 RefMODIS6)>0.4； RefMODIS2 > 0.11； MOD11：陆地2、3级标准数据产品，内容为地表温度和辐射率，Lambert投影，空间分辨率1公里，地理坐标为30秒，每日数据为2级数据，每旬、每月数据合成为3级数据。 MOD12：陆地3级标准数据产品，内容为土地覆盖/土地覆盖变化，1km，1/4º，季节的，生物地球化学循环，土地覆盖变化，3级数据产品。 MOD13：陆地2级标准数据产品，内容为栅格的归一化植被指数和增强型植被指数 （NDVI/EVI），空间分辨率250m。 MOD14：陆地2级标准数据产品，内容为热异常-火灾和生物量燃烧，空间分辨率1km，确定火灾发生的位置、火灾等级以及暗火与燃烧比。 MOD15：陆地3级标准数据产品，内容为叶面积指数和光合有效辐射，空间分辨率1km，每天的及旬、月合成产品。 MOD16：陆地4级标准数据产品，内容为蒸腾作用，空间分辨率1km，旬、月合成产品。 MOD17：陆地4级标准数据产品，内容为植被产品，NPP，空间分辨率为250米，1公里，旬、月度频率。 MOD18：海洋2、3级标准数据产品，内容为标准的水面辐射，全球洋面，空间分辨率1km，日、旬、月，海洋叶绿素。 MOD19：海洋2、3级标准数据产品，内容为色素浓度，全球洋面，空间分辨率1km，日、旬、月度数据。 MOD20：海洋2、3级标准数据产品，内容为叶绿素荧光性，全球洋面，空间分辨率1km，叶绿素水平大于2.0mg/m3，日、旬、月度数据。 MOD21：海洋2级标准数据产品，内容为叶绿素-色素浓度，空间分辨率1km，日、旬、月度数据。 MOD22：海洋2、3级标准数据产品，内容为光合可利用辐射（PAR），全球洋面，1km，日、旬、月度数据。 MOD23：海洋3级标准数据产品，内容为悬浮物浓度。 MOD24：海洋3级标准数据产品，内容为有机质浓度。 MOD25：海洋2、3级标准数据产品，内容为球石浓度，全球洋面，空间分辨率1km、20km，日、旬、月度数据。 MOD26：海洋3级标准数据产品，内容为海洋水衰减系数。 MOD27：海洋2、3级标准数据产品，内容为海洋初级生产力，全球洋面，空间分辨率1km，日、旬、月度数据。 MOD28：海洋2、3级标准数据产品，内容为海面温度，全球洋面，空间分辨率1km，每天的，每周的/昼夜的，能量和水平衡，气候变化模型。 MOD29：海洋2级标准数据产品，内容为海冰覆盖，海洋，1公里分辨率，日、旬数据。 MOD30：（未定） MOD31：海洋2、3级标准数据产品，内容为藻红蛋白浓度， 1公里分辨率，日、旬、月度数据。 MOD32：海洋2级标准数据产品，内容为处理框架和匹配的数据库，1公里分辨率，日、旬、月度数据，用于海洋叶绿素、海洋生产力计算。 MOD33：陆地3级标准数据产品，内容为雪覆盖，空间分辨率500米，日、旬、月度数据。 MOD34：（未定） MOD35：大气2级标准数据产品，内容为云掩膜，空间分辨率为250m和1公里，日数据。 MOD36：海洋3级标准数据产品，内容为总吸收系数，空间分辨率为1公里，日、旬、月度数据 MOD37：海洋2、3级标准数据产品，内容为海洋气溶胶特性，空间分辨率1km，日、旬、月度数据。 MOD38：（未定） MOD39：海洋2、3级标准数据产品，内容为纯水势，空间分辨率1km，日、旬、月度数据。 MOD40：陆地3级标准数据产品，内容为栅格的热异常，空间分辨率1公里，日、旬、月度数据。 MOD41：（未定） MOD42：海洋3级标准数据产品，内容为海冰覆盖，空间分辨率1公里，日、旬、月度数据。 MOD43：陆地3级标准数据产品，内容为表面反射，BRDF/Albedo参数，空间分辨率1公里，日、旬、月度数据。 MOD44：陆地3级标准数据产品，内容为植被覆盖转换，250m，季度、年度，判定植被覆盖转换的发生和类型。 |
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