数据格式说明

发布 2019-05-11 00:51:57 阅读 8590

modis 二级图像产品技术说明书。

(版本号:v1.1)

东海预报中心陈钊。

文档版本控制表。

一、 modis仪器、平台及其技术性能介绍。

简要介绍。modis是moderate-resolution imaging spectroradiometer(中等分辨率光谱成像仪)的缩写。该仪器是拥有36个可见光和红外通道的卫星遥感仪器,主要用于地球环境观察、搭载于美国国家航空航天局发射的eos系列卫星上。

为了支持全世界科学界对地球环境的研究,eos系列卫星通过x波段下行数据链路向全世界公开免费广播modis观测数据。

接近于modis的其它卫星遥感仪器有欧洲空间局evisat卫星上的meris仪器,我国在“神舟-3”飞船上实验的cmodis,和“风云-3a”卫星上搭载的meris。

卫星平台。搭载modis的目前有2颗卫星,eos-am,eos-pm

eos-am又名terra,拉丁文意为大地,2023年12月18日发射升空,采用太阳同步轨道(sso),设计为“上午星”,周期约100分钟,对于地球上同一地方每天可提供2次成像,星下点地方时约为昼间10时30分、夜间22时10分。

terra卫星在轨道运行的艺术想象图。

eos-pm又名aqua,拉丁文意为“水”,2023年5月4日发射,轨道特性与terra基本相同,但设计为“下午星”,星下点地方时约为昼间14时,夜间1时40分。

aqua 卫星在测试厂房中**(太阳能翼处于折叠状态)

技术性能。modis仪器的36个波段特性表如下:

表1:反射性波段(rsb)

表2 热辐射性波段(teb)

上述各通道中通道的星下点空间分辨率为250米通道的星下点空间分辨率为500米。其余各个通道的星下点空间分辨率约为1千米。

二、 东海预报中心的modis数据接收和处理。

2.1 数据接收。

东海预报中心通过星地通卫星数据广播接收站接收terra、aqua卫星的modis数据。

卫星数据广播接收站并不直接接收terra、aqua卫星的数据,卫星数据由中国气象局的大型地面站接收,可较好的保证接收数据的质量。地面站接收后,又将数据通过“亚洲四号”通信卫星广播分发。东海预报中心作为用户站,接收亚洲四号卫星下发的l0级数据产品,包括terra、aqua下发的pds主数据文件,两颗卫星的tle两行轨道参数文件。

aqua卫星的应用程序标记(apid)=957的 pds文件,用于生成aqua的接收站卫星高度角和历元参数。

根据2023年的实际情况,“星地通”系统下发的modis接收站有:北京站、广州站、新疆喀什站、海洋局密云站、海洋局三亚站。出于海洋系统应用特点,东海预报中心一般不接收新疆喀什站的modis数据。

2.2 数据处理。

自2023年2月以来,东海预报中心采用美国nasa公开提供的开放源**处理软件seadas 5.0作为modis数据的处理平台。该软件的服务**位于:

seadas 5.0主要用于处理海洋水色产品,其中各级数据产品的定义如下:

表3 modis各级产品定义。

东海预报中心的一般处理流程为:l0(pds)产品经过波段分离和地理导航定位制作为l1a级产品(后缀为l1a_lac和geo),l1a级产品经过辐射率或者反射率定标制作为l1b级产品。根据l1b级产品,应用各种算法,继续制作得到到l2级产品。

2023年中,东海预报中心遥感室决定于6月起取消了气溶胶产品的制作,转而制作总悬浮物浓度反演产品。12月10日起,又对投影方式进行了调整。转换为采用投影格式2(后详)。

2.3 二级应用产品的规格和适用范围。

seadas软件中默认的海温产品算法:

关于海温产品的算法、精度、适用范围请见档案中另一份文件《modis遥感反演sst对比测试和分析技术报告》

2023年12月,对昼间海表面温度处理新增加了利用近红外波段反射率的滤云算法,以减轻卷云对反演海表面温度。

seadas软件中默认的叶绿素产品算法:

首先计算 x = log10( rrs[blue wl] /rrs[green wl] )

然后,叶绿素a 浓度 (毫克/立方米)为:

chlor_a = 10^( a0 + a1*x + a2*x^2 + a3*x^3 + a4*x^4 )。

对于seadas 5.0的modis默认叶绿素算法,以上公式中其参数配置如下表:

name sensor blue wl green wl a0 a1 a2 a3 a4

oc3m modis 443>488 551 0.2830,-2.7530,1.4570,0.6590,-1.4030

上述与所有波长的单位都是nm,所有与波长有关的量都是遥感反射率(sr^-1)

443>488代表着若rrs443 > rrs 388时,用rrs443-rrs488,否则,置为无效数据。

seadas 软件中默认的869nm气溶胶光学厚度算法。

定义:气溶胶是直径在0.001到100微米之间的大气悬浮固体或液体物质。

气溶胶可能是烟尘或者水滴,并且既可能是人类活动引起的,也可能是自然原因导致出现的。该算法反演的结果是,气溶胶对869nm的近红外辐射的比吸收率。即 absorb/distance , 即相当于辐射每通过一米距离所衰减的百分率。

根据气溶胶的光学厚度,并假设气溶胶吸收绝大部分是低层大气贡献的,可以根据朗伯定律计算海面能见度。

tau869算法的细节是内置在seadas5.0系统中,可能是基于大洋清洁水体在近红外光反射率近似为0的假设上。具体的算法实现细节内含在程序**中,尚没有被技术文档披露公开。

总悬浮物浓度反演算法。

关于海温产品的算法、精度、适用范围请见档案中另一份文件《一种基于seadas软件的海水悬浮物浓度遥感产品实现》

三、 二级产品存档图像的格式。

每年,seadas的二级图像数据存档在一套光盘上。

光盘树形目录结构如下表。

光盘根目录。

documents

2008-1月。

├海表面温度。

├气溶胶光学厚度。

┖叶绿素a浓度。

2008-2月。

2008-5月。

├海表面温度。

├气溶胶光学厚度。

├总悬浮物浓度。

┖叶绿素a浓度。

2008-6月。

├海表面温度。

├总悬浮物浓度。

┖叶绿素a浓度。

2008-12月。

在光盘中,技术说明书和有关的参考文献均放置在document目录下,对于图像数据,每个月编一个目录。月度目录下按产品编三个子目录,在子目录中是图像数据。

图像数据的文件均为png格式,以某一气溶胶产品为例文件名的命名原则如下:

20071109_0238_terra_tau_

yyyymmdd_hhmm_satellitename_

其中,前6位yyyymmdd代表卫星接收开始的年月日,下划线后的hhmm代表接收开始的小时和分钟,在后一下划线后,satellitename代表卫星名,目前为terra或aqua,最后,在productname代表的是产品名称。命名卫星影象所用的时间一律为协调世界时utc。

图像产品的投影范围格式1为:

东经117度到东经130度。

北纬21.5度到北纬38度。

采用标准纬线为30度的mecator投影。图像标准分辨率为881*900。

图像产品的投影范围格式2为:

东经117度到东经130读。

北纬22度到北纬40度。

采用标准纬线待定的mecator投影。图像标准分辨率为821*1000。

2023年度l2级图像产品。

投影方式1适用于成像时间为2023年12月9日(含)以前的产品,投影方式2适用于2023年12月10日(含)以后的产品。投影方式的调整主要是考虑到地图变形。

全文完)

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