modis数据介绍

1、MODIS数据介绍数据概况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（

2、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 （0.25um1um）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,d

3、aily;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。MODIS数据特点及技术指标1999年2月1

4、8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

5、的重要仪器。它具有36个中等分辨率水平 （0.25um1um）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;56

6、00m,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。概况MODIS全称Moderate-Resolution Imaging Spe

7、ctroradiometer，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。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

8、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

9、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。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MODIS数据的波段分布特征波段波

10、谱范围(nm)信噪比主要用途分辨率(m)1620-670128陆地/云边界2502841-8762013459-479243陆地/云特性5004545-56522851230-12507461628-165227572105-21551108405-420880海洋颜色/浮游植物/生物化学10009438一4883810483-49380211526-53675412546-55675013662-67291014673-683108715743-75358616862-87751617890-920167大气水蒸气18931-9415719915-965250203.660-3.8400.0

11、5地表/云温度213.929-3.9892.00223.929-3.9890.07234.020-4.0800.07244.433-4.4980.25大气温度254.482一5490.25261360-1390150卷云276.535-6.8950.25水蒸气287.175-7.4750.25298.400-8,7000.25309.580-9.8800.25臭氧3110.780-11.2800.05地表/云温度3211.770-12.2700.053313.185-13.4850.25云顶高度3413.485-13.7850.253513.785-14.0850.253614.085-14.

12、3850.35MODIS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。

13、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。 产品类型产品IDESDT/数据集名称数据级别一级数据产品MODO1MODO1/原始辐射率L1AMOD02MOD02KM/1KM定标辐射L1BMOD02HKM/5OOm定标辐射L1BMOD02QKM/250定标辐射L1BMOD02OBC/星载定标和工程数据L1BMOD03MOD03/1KM经纬度坐标数据L1A大气标准产品MOD04MOD04_L2/气溶胶L2MODO5MODO5_L2/可降水汽检测结果L2MOD06MOD06_L2/云产品L2MO

14、D07MOD07_L2/温度和水汽轮廓产品L2MOD08MODO8_D3/海日气溶胶、水汽和云产品L3(1d)MODO8_E3/气溶胶、水汽和云8天合成产品L3(8d)MOD08_M3/全球气溶胶、水汽和云月合成产品L3(1m)MOD035MOD35_L2/250m和1KM云覆盖和光谱检测结果L2陆地标准产品MOD09MOD09GHK/全球5OOm地表反射率L2GMOD09GQK/全球250m地表反射率L2GMOD09GST/全球1KM地表反射率L2GMOD09A1/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)MOD11MOD11_L2/

15、1KM地表温度/发射率产品L2MOD11A1/全球1KM地表温度/发射率L3产品L3(ld)MOD11B1/全球5KM地表温度/发射率8天合成L3产品L3(8d)MOD11A2/全球1KM地表温度/发射率8天合成L3产品L(8d)MOD12（地表覆盖变化）MOD12Q1/全球lKM土地搜盖类型96天合成L3MOD13MOD13A1/全球5OOm分辨率植被指数16天合成L3MOD13A2/全球1KM分辨率植被指数16天合成L3MOD13Q1/全球250m分辨率植被指数16天合成L3MOD14（温度异常/火）MOD14/1KM分辨率温度异常/火L2级产品L2MOD14A1/每日全球1KM温度异常/

16、火L3级产品L3MOD14A2/全球1KM温度异常/火8天合成产品L3MOD14GD/每日全球1KM温度异常/火L2G级产品L2GMOD14GN/黑夜全球lKM温度异常/火L2G级产品L2GMOD15MOD15A2/全球1KM叶面积指数/FPAR8天合成L4级产品L4MOD17(NPP)MOD17A2/全球1KM净光合作用8天合成产品L4MOD43(BRDF&反照率)MOD43B1/全球1KMBRDF/反照率16天合成L4MOD43B3/全球1KM最小反照率16天合成L4MOD43B4/全球1KM调整至天顶角反射率的BRDF16天合成产品L4MOD44(植被覆盖变化MOD44B/植被连续区域L

17、3海洋标准产品MOD18Normalized Water-leaving RadianceL2L3(1d)L3(8d)MOD19色素浓度L2L3(ld)L3(8d)MOD20叶绿素荧光L2L3(ld)L3(8d)MOD2l叶绿素a色素浓度L2L3(1d)L3(8d)HDF-EOS数据格式介绍概况HDF（Hierarchy Data Format ）数据格式是美国伊利诺伊大学国家超级计算应用中心（NCSA ，National Central for Super computing Applications）于1987 年研制开发的一种软件和函数库，用于存储和分发科学数据的一种自我描述、多对象的层

18、次数据格式，主要用来存储由不同计算机平台产生的各种类型科学数据， 适用于多种计算机平台，易于扩展。HDF 不断发展, 已被广泛应用于环境科学、地球科学、航空、海洋、生物等许多领域，来存储和处理各种复杂的科学数据。 1993 年美国国家航空航天局（NASA）把HDF格式作为存储和发布EOS （Earth Observation System）数据的标准格式。在HDF 标准基础上，开发了另一种HDF 格式即HDF-EOS ，专门用于处理EOS产品，使用标准HDF 数据类型定义了点、条带、栅格3 种特殊数据类型，并引入了元数据(Metadata) 。HDF-EOS 是HDF 的扩展，它主要扩充了两项

19、功能：一是提供了一种系统宽搜索服务方式，它能在没有读文件本身的情况下搜索文件内容；二是提供了有效的存储地理定位数据，将科学数据与地理点捆绑在一起。HDF的特点自我描述:在HDF文件中包含关于该数据各方面属性的信息。 多样性:在HDF文件中可同时存储多种类型的数据，如栅格图像数据、科学数据集、信息说明数据等。 灵活性:可让用户把相关数据目标集中在一个HDF文件的某个分层结构中，并对其加以描述，同时可以给数据目标记上标记，方便查取。用户也可以把科学数据存储到多个HDF文件中。 可扩展性:在HDF中可以加入新数据模式，增强了它与其它标准格式的兼容性。 独立性:HDF是一种与平台无关的格式。HDF文件

20、在不同平台间传递而不用转换格式。HDF的组织结构HDF 文件由路径和数据对象构成, 每个数据对象包括指向该数据对象位置指针的指针域和定义该数据类型的信息域构成。HDF 库包括3个接口层, 从上到下分别是HDF底层、HDF 应用层、HDF 顶层。 HDF 底层为软件开发者所应用，它包括文件输入/输出、差错控制、内存管理、物理存储等应用程序接口； HDF 的应用层接口包括6个独立的模块分别用来简化6种数据类型(8位图像、24位图像、色彩、科学数据、注释、V data) 的存储和访问过程； HDF 顶层包括HDF 应用、NCSA 和第三方开发者制作应用程序。HDF的主要数据类型（1）图像模块（Ras

21、ter Image，8位和24位图像） 在HDF 使用8位图像和24位图像两个模块来实现图像数据存储。 8位图像模块中包括一个表示颜色图像的二维数组, 数组中的每个值不是代表某个颜色的值, 而是一个单独的调色板的索引, 调色板中每个条目代表一个含有红、绿、蓝三值的颜色, 数组中每个数据的值是8位, 所以称8位图像。 24位图像与8位图像的存储相似, 只是它包括3个表示颜色图像的二维数组, 每个数组具有相同的大小并分别代表某图像中的每个色素的红、绿、蓝值。 （2）调色板（Palette） 提供图像的色谱。调色板是给一幅图像加入颜色的方法，它相当于一个表格，这个表格可能由不同的大小，但HDF文件只

22、支持256色的显示。对于栅格图像中的每一个数据，在表格中都有其对应的RGB数值，用来显示颜色。 （3）科学数据集（Scientific Data Set） 用来存储和描述多维科学数据陈列。科学数据集提供了一个用来存储多维数组数据以及其相关信息的框架。数组的数据类型可以是整数或者是浮点数。它的组织方式与栅格图像相同。科学数据集必须包含的组件有数组、名称、数据类型和数组的维数。 （4）Vdata（verdex data） 是用来存储和描述数据表格的结构。每个表格由一系列的记录组成, 而每个记录又由一系列的域组成。 （5）HDF注解（Annotations） 注解是元数据，用于描述一个HDF文件或它

23、包含的任何数据要素。注解是用于解释文件或数据对象的文本字符串。注解可以短到一个名字，或长到一段程序代码。注解主要分为两种大类：标签和描述。标签是一种短形式的注解，主要用于把诸如指定标题或时间印记到文件或其它数据对象中。长的注解被称为描述，通常包含更为广泛的信息，如源代码模块或数学公式。有四种注解形式：文件标签，文件描述，对象标签和对象描述， （6）Vgroup 结构模型被设计为与相关数据对象有关。一个Vgroup可以包含另一个Vgroup以及数据对象。任何HDF对象都可以包含在一个Vgroup中。Vgroup的一般结构与UNIX文件系统的结构类似，Vgroup可以包含另外的Vgroup或HDF

24、数据对象的引用，如UNIX的目录可以包含子目录或文件一样。HDF-EOS数据格式HDF-EOS 已成为EOSDIS (EOS Data and Information System , EOS 数据和信息系统) 数据生产和存档的标准格式，专门用于存储EOS 数据。除了HDF 的6种数据类型外，HDF-EOS 还支持另外3种数据类型：点、条带、网格。 HDF-EOS 文件的内容可以通过地理坐标和时间查询, 每HDF-EOS文件都包括元数据，它对于科学研究和用户访问EOS数据提供了便利条件。所有能够读取标准的HDF文件的工具都可以读取HDF-EOS 文件。 （1）点数据 点数据由在时间上间断的或空

25、间上分散的一系列不规则数据记录构成, 在某种意义上它构成了空间或时间上一系列间断点的状态或属性值。点数据模块适用于处理气象站数据、浮标数据、船载测量的海洋数据等。 （2） 条带数据 HDF-EOS 中的条带数据指卫星所携带的传感器沿一定的路径对地表扫描, 获得的廓线范围内的各种有用信息。条带数据的获取有两种方式: 传感器沿轨迹方向获取数据(A long Track) ;传感器沿垂直轨迹方向获取数据(Cross Track)。 （3）网格数据 网格数据是最常用的一种处理空间数据的数据格式, 被广泛应用于GIS 和RS 领域。HDF2EOS 的网格数据接口与地图投影紧密的结合, 提供了相关的投影参

26、数和方程, 使用户很容易就可以获得网格中任意点的经纬度, 这更加适应地理空间数据的处理。HDF2EOS 的网格数据集有3个主要特征: 数据域、空间尺度、投影。 其中数据域是网格最重要部分,它由二维或多维数组构成,数据域中每个数据项具有相同数据类型,并且它与一定的地理坐标系相对应。投影是网格的核心,它能够利用数学方程方便地将经纬坐标转换成X - Y坐标。 （4）元数据 在EOS 中定义了3种元数据: 核心元数据(Core metadata) , 它能够满足所有标准数据产品的需要; 具体产品的元数据(product specific metadata) , 它只能满足特定数据产品的需要;结构化元数

27、据( structural metadata) , 用于描述HDF - EOS 文件中数据域的具体细节, 它是HDF-EOS 所特有的元数据。它包括空间尺度信息、数据域的信息和地理位置信息。HDF-EOS 数据使用随着EOS数据的广泛应用, 许多HDF-EOS 数据格式已逐步被广大遥感、地理信息系统的用户和软件开发商所接受, 随之涌现出大量的HDF-EOS数据浏览和发布软件。比如：EOS View , view-hdf , WebWinds , HDF Explorer ,HDFLook ,JHV ,DIAL ,HDF Inspector等。 目前，许多遥感图像处理和GIS 软件都实现而来对H

28、DF-EOS 支持。RS (Research System ) 是著名的遥感图像处理软件开发公司, 该公司的IDL、ENV I、Noesy系列产品软件都支持HDF。 NASA 针对GIS 用户对EOS 数据的需求开发了EOSGIS 数据格式转换器, 它用来实现HDF-EOS 数据格式和Arcgis 以及Eedas image所支持的GeoT IFF 数据格式之间的转换。HEG（The HDF-EOS To GeoTIFF Conversion Tool） 部分数据读取、处理及格式转换工具可以从本网站的“软件工具”栏目总查询。MODIS Tile产品数据组织方式概况供的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。