MODIS数据介绍

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一、Modis数据资源总体介绍

 1999年2月18日，美国成功地发射了地球观测系统（EOS）的第一颗先进的极地轨道环境遥感卫星Terra。它的主要目标是实现从单系列极轨空间平台上对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息，进行土地利用和土地覆盖研究、气候季节和年际变化研究、自然灾害监测和分析研究、长期气候变率的变化以及大气臭氧变化研究等，进而实现对大气和地球环境变化的长期观测和研究的总体（战略）目标。2002年5月4日成功发射Aqua星后，每天可以接收两颗星的资料。 
    搭载在Terra和Aqua两颗卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）是美国地球观测系统（EOS）计划中用于观测全球生物和物理过程的重要仪器。它具有36个中等分辨率水平 （0.25um~1um）的光谱波段，每1-2天对地球表面观测一次。获取陆地和海洋温度、初级生产率、陆地表面覆盖、云、汽溶胶、水汽和火情等目标的图像。 
    本网站提供的MODIS陆地标准产品来自NASA的陆地过程分布式数据档案中心（The Land Processes Distributed Active Archive Center,LP DAAC/NASA）。包括：基于Terra星和Aqua星数据的地表反射率（250m,daily;500m,daily;250m,8days;500m,8day）、地表温度（1000m,daily;1000m,8days;5600m,daily）、地表覆盖（500m,96days;1000m,yearly）、植被指数NDVI&EVI（250m,16daily;500m,16days;1000m,16days;1000m,monthly;、温度异常/火产品（1000m,daily;1000m,8days）、叶面积指数LAI/光合有效辐射分量FPAR（1000m,8days）、总初级生产力GPP（1000m,8days）。 
    本网站提供的所有MODIS陆地标准产品的格式为HDF-EOS，数据组织方式为10°经度*10°纬度的分片（TILE）方式。

二、MODIS数据特点及技术指标

1.概况

MODIS全称Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer，即中分辨率成像光谱仪。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，从1999年12月正式向地面发送数据。MODIS是NASA地球行星使命计划中总数为15颗。

2. MODIS数据的特点

MODIS数据主要有四个特点: 
    （1）全球免费：NASA对MODIS数据实行全球免费接收的政策（TERRA卫星除MODIS外的其他传感器获取的数据均采取公开有偿接收和有偿使用的政策），这样的数据接收和使用政策对于目前我国大多数科学家来说是不可多得的、廉价并且实用的数据资源； 
    （2）光谱范围广：MODIS数据涉及波段范围广（共有36个波段，光谱范围从0.4um-14.4um），数据分辨率比NOAA-AVHRR有较大的进展（辐射分辨率达12bits，其中两个通道的空间分辨率达250m，5个通道为500m，另29个通道为1000m）。这些数据均对地球科学的综合研究和对陆地、大气和海洋进行分门别类的研究有较高的实用价值； 
    （3）数据接收简单：MODIS接收相对简单，它利用X波段向地面发送，并在数据发送上增加了大量的纠错能力，以保证用户用较小的天线（仅3m）就可以得到优质信号； 
    （4）更新频率高：TERRA和AQUA卫星都是太阳同步极轨卫星，TERRA在地方时上午过境，AQUA在地方时下午过境。TERRA与AQUA上的MODIS数据在时间更新频率上相配合，加上晚间过境数据，对于接收MODIS数据来说可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新数据。这样的数据更新频率，对实时地球观测和应急处理（例如森林和草原火灾监测和救灾）有较大的实用价值。

3.MODIS数据的技术指标

项目	指标
轨道	705km，降轨上午10: 30过境，升轨下午1: 30过境，太阳同步，近极地圆轨道
扫描频率	每分钟20.3转，与轨道垂直
测绘宽带	2330km x 10km
望远镜	直径17.78cm
体积	1.0m X 1.6m X 1.0m
重量	250g
功耗	225w
数据率	11Mbit/s
量化	12bit
星下点空间分辨率	250m,500m,1000m
设计寿命	5年

 

4.MODIS数据的波段分布特征

波段	波谱范围(nm)	信噪比	主要用途	分辨率(m)
1	620-670	128	陆地/云边界	250
2	841-876	201
3	459-479	243	陆地/云特性	500
4	545-565	228
5	1230-1250	74
6	1628-1652	275
7	2105-2155	110
8	405-420	880	海洋颜色/浮游  植物/生物化学	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	大气水蒸气
18	931-941	57
19	915-965	250
20	3.660-3.840	0.05	地表/云温度
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	大气温度
25	4.482一549	0.25
26	1360-1390	150	卷云
27	6.535-6.895	0.25	水蒸气
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/云温度
32	11.770-12.270	0.05
33	13.185-13.485	0.25	云顶高度
34	13.485-13.785	0.25
35	13.785-14.085	0.25
36	14.085-14.385	0.35

3.MODIS数据产品分级

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；若按处理级别划分，又可以分为以下6种： 
    0级产品：也称原始数据； 
    1级产品：指L1A数据，已经被赋予定标参数； 
    2级产品：指L1B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。包含所有波段数据，可能是应用比较广泛的一类数据。； 
    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效应）进行校正，产生L3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。L4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L5级产品。  

三．MODIS Tile产品数据组织方式

 本网站提供的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SIN（ISIN，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）。

四．MODIS 命名规则

 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)

 

五．MODIS 时间分辨率

 根据实际情况不同，本网站提供的MODIS陆地标准数据产品具有不同的时间分辨率，主要包括： 

    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）

六．MODIS 空间分辨率

MODIS仪器获得的数据有3个空间分辨率： 
    Bands 1–2 – 250米 
    Bands 3–7 – 500米 
    Bands 8–36 – 1000米 
    本网站提供的MODIS陆地标准数据产品分为4种不同的空间分辨率，分别如下： 
    250米 
    500米 
    1000米 
    5600米 (0.05度).

七．MODIS产品处理级别

本网站提供的MODIS陆地标准数据产品都为L2或者更高级别： 
    Level-2: derived geophysical variables at the same resolution and location as level-1 source data (swath products) 
    Level-2G: level-2 data mapped on a uniform space-time grid scale (Sinusoidal) 
    Level-3: gridded variables in derived spatial and/or temporal resolutions 
    Level-4: model output or results from analyses of lower-level data