MODIS(Terra&Aqua)陸地標准產品


△MODIS L1B 標准產品總體介紹

MODIS-L1B 是MODIS 系列數據產品中的一種(與已經發布的 MODIS-land 產品並列),即經過儀器標定的 MODIS數據產品,產品編號為MOD02/MYD02。包括 3 個科學數據集(QKM,HKM,1KM)。L1B 數據需要與經緯度坐標數據(MOD/MYD03)配合使用。

 

△MODIS 陸地標准產品總體介紹
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台上對太陽輻射、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、自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總體(戰略)目標。2002 年 5 月 4 日成功發射 Aqua 星后,每天可以接收兩顆星的資料。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)計划中用於觀測全球生物和物理過程的重要儀器。它具有 36 個中等分辨率水平(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。

本平台提供的 MODIS 陸地標准產品來自 NASA 的陸地過程分布式數據檔案中心(The Land Processes Distributed Active Archive Center, LP DAAC/NASA)。包括:
 地表反射率(250m,daily;500m,daily;250m,8days;500m,8day)
 地表溫度(1000m,daily;1000m,8days;5600m,daily)
 地表覆蓋(500m,96days;1000m,yearly)
 植被指數 NDVI&EVI(250m,16daily;500m,16days;1000m,16days;1000m,monthly;
 溫度異常/火產品(1000m,daily;1000m,8days)
 葉面積指數 LAI/光合有效輻射分量 FPAR(1000m,8days)
 總初級生產力 GPP(1000m,8days)。
本平台提供的所有 MODIS 陸地標准產品的格式為 HDF-EOS,數據組織方式為 10°經度*10°緯度的分片(TILE)方式。

 

△Terra 衛星及其數據產品:

Terra 星為白天星,其陸地標准產品,包括:

地表反射率:Modis 表面反射率產品是表面波譜反射估計,低級數據產品進行了大氣和氣溶膠的校正,並在此基礎上進一步處理產生了 L2 基礎數據產品以及 L2G(柵格化 2 級產品)和 L3 數據產品。

 MOD09A1(500 米地表反射率 8 天合成產品)

MOD09A1 提供了波段 1-7 的 500米分辨率 8 天合成的數據產品,投影為正弦曲線投影。每一個MOD09A1的像素包含了8 天之內最有可能的L2G觀測數值,盡量考慮高觀測覆蓋、低視角、無雲及雲的陰影以及氣溶膠濃度的影響。此科學數據集提供的產品包括 1-7 波段的反射率值,質量評價數據。

 MOD09GA(500 米地表反射率)

MOD09GA 提供了1-7波段每日柵格化二級的數據產品(L2G),投影為正弦曲線投影,包括 500 米的反射率值和 1 公里的觀測和地理位置統計 值。500 米科學數據集提供了 1-7波段的反射率、質量評價、觀測圖層、觀測數量和 250 米掃描信息。1 公里科學數據集提供了觀測數量、質量狀況、傳感器角度、太陽角、地理位置標示以及軌道指針。

 MOD09GQ(250 米地表反射率)

MOD09GQ 提供了1-2波段每日柵格化二級的數據產品(L2G),投影為正弦曲線投影,包括 250 米的反射率值和1公里的觀測和地理位置統計值。此產品提供了1-2波段的反射率、質量評價、觀測圖層和觀測數量信息。MOD09GQ 可以和 MOD09GA 共同使用,因為MOD09GA 存儲了重要的質量評估和觀測集合信息。

 MOD09Q1(250 米地表反射率 8 天合成產品)

MOD09Q1 提供了1-2波段 250 米 8 天合成的柵格化 3 級數據產品(L3),投影為正弦曲線投影,每一個MOD09Q1象元包含了 8 天之內最有可能的 L2G 觀測數值,盡量考慮高觀測覆蓋、低視角、無雲及雲的陰影以及氣溶膠濃度的影響。此科學數據集提供的產品包括1-2 波段反射率值和質量評價數據。

 

地表溫度:

 MOD11A1(1KM 地表溫度/反射率 L3 產品)

MODIS Terra 星地表溫度/發射率(LST/E)產品以兩種方式(swath,grid)提供了包含每個像素地表溫度和發射率值的全球數據產品。MOD11A1 是以分片方式組織的柵格數據,投影為正弦曲線投影,時間分辨率為每日,空間分辨率為 1km,本網站提供的為MOD11A1 V5(第五版本)的分片數據。

 MOD11A2(1KM 地表溫度/反射率 8 天合成 L3 產品)

MOD11A2是由每日 1KM 地表溫度/發射率產品(MOD11A1)合成的,存儲的是 8 天中晴好天氣下的地表溫度/發射率的平均值,投影為正弦曲線投影。MOD11A2有白天和夜間數據、質量評估、觀測時間、觀測角、晴好白天和夜晚的天數以及不同地表覆蓋類型在波段 31-32 的地表發射估計。

 MOD11B1(5KM 地表溫度/發射率 8 天合成 L3 產品)

MODIS Terra 星 5KM 每日地表溫度/發射率 L3 產品(MOD11B1)以兩種方式(swath,grid)提供了包含每個像素地表溫度和發射率值的全球數據 產品。MOD11B1 是以分片方式組織的柵格數據,投影為正弦曲線投影,時間分辨率為每日,空間分辨率為 5km,本網站提供的為 MOD11B1 V5(第五版本)的分片數據。

 

地表覆蓋:
 MOD12Q1(1KM 地表覆蓋類型 96 天合成)

 MOD12Q2(1KM 地表覆蓋類型動態變化 L3 產品)

MODIS 土地利用變化動態產品(MOD12Q2,曾經叫做 MODIS 全球植被物候產品)提供了全球尺度的植被覆蓋動態估計。另外,也提供了從 MODIS 表面反射率計算出來的和增強型植被指數(EVI)相關的一系列信息。 顯示了植被生長、成熟、衰老等季節周期。MOD12Q2 產品一年產生兩次,由 24 個月的輸入數據產生。(比如:12 個月份的數據包括前后各六個月)。MOD12Q2 V4 數據包括 2001-2004 年的數據。MOD12Q2 產品主要利用 MODIS EVI 產品而不是 MOD09 的表面反射率產品計算而來,MODIS EVI 是由 MODIS 的天頂 BRDF (Nadir Bidirectional Reflectance Distribution Function,雙
向反射率分布函數)調整反射率(NBAR)計算得來。MODIS EVI 采用了 16 天內的 NBAR 值計算,空間分辨率為 1KM。
MODIS NBAR 產品 QA 字段中的雪和冰標示用於去除輸入時間序列數據中的雪覆蓋表面。因為雪的存在會使 EVI 產生很大的變異,這些並不表示植被物候的真實情況。模型中輸入的陸地表面溫度數據來自於 MODIS MOD11A28 天合成數據產品。

 

植被指數 NDVI&EVI:全球 MODIS 植被指數是為了表現植被狀況的時空綜合特征而生產的。在生產 MODIS 植被指數的過程中,藍、紅、近紅外反射率三個波段的數據被采用,三波段的中心分別為 469nm、645 nm 和 858 nm。MODIS NDVI(歸一化植被指數)和 NOAA 先進型甚高分辨率輻射儀(AVHRR)的 NDVI產品配合使用可以展示植被指數的時間序列變化。MODIS 植被指數產品還包含一個新的植被指數,EVI(增強型植被指數)。EVI 盡量減少了冠層背景結構的變化並保持了對植被密度狀況的敏感性。EVI 同樣運用了藍色波段去除由煙塵及小於一個像素的薄雲等因素造成的大氣污染殘留。MODIS NDVI 和 EVI 產品由經過水、雲、重氣溶膠、以及雲陰影掩膜處理的雙向大氣校正表面反射率計算得來。

 MOD13A1(500 米分辨率植被指數 16 天合成產品)

全球 MOD13A1 數據為 16 天合成的 500 米 L3 數據產品,投影為正弦曲線投影。植被指數可以用於全球植被指數監測,也可以用在顯示地表覆蓋或者地表覆蓋變化的產品中,還可以用作全球生物地球化學和水文模型或者全球或地區氣候等模型的輸入數據,還可以用於描述陸地表面的生物物理特征及進程,包括初級生產以及陸地表面覆蓋的轉換。

 MOD13A2(1KM 植被指數 16 天合成產品)

全球 MOD13A2 數據為 16 天合成的 1000 米 L3 數據產品,投影為正弦曲線投影。VI 產品在 Terra 星和 Aqua 星數據分不同時間段進行計算, Terra 星數據從每年的第 1 天開始, Aqua星數據從每年的第 8 天開始。植被指數可以用於全球植被指數監測,也可以用在顯示地表覆蓋或者地表覆蓋變化的產品中,還可以用作全球生物地球化學和水文模型或者全球或地區氣候等模型的輸入數據,還可以用於描述陸地表面的生物物理特征及進程,包括初級生產以及陸地表面覆蓋的轉換。

 MOD13A3(1KM 月植被指數 L3 產品)

MOD13A3 為 1 KM 月植被指數 L3 產品。

 MOD13Q1(250M 植被指數 16 天合成產品)

全球 MOD13Q1 數據為 16 天合成的 250 米 L3 數據產品,投影為正弦曲線投影。因為沒有 250 米的藍色波段,EVI 算法利用 500 米的藍色波段來矯正氣溶膠的影響,會有一些微小的空間變形。植被指數可以用於全球植被指數監測,也可以用在顯示地表覆蓋或者地表覆蓋變化的產品中,還可以用作全球生物地球化學和水文模型或者全球或地區氣候等模型的輸入數據,還可以用於描述陸地表面的生物物理特征及進程,包括初級生產以及陸地表面覆蓋的轉換。

 

溫度異常/火產品:MODIS 溫度異常/火數據產品主要是從 MODIS 4-11 波段微波輻射計算來的。火的監測策略是以火的絕對監測(當火的強度足夠被檢測到時)和檢測(證明表面溫度和太陽反射的變化)。很多的測試用來排除了錯誤警報信息,比如太陽閃爍以及海岸帶揭露等。

 MOD14A1 (每日 1KM 溫度異常/火 L3 級產品)

MOD14A1 數據為 8 天 1000 米分辨率 L3 數據產品,投影為正弦曲線投影。它是唯一有3 個空間尺寸分割的數據產品,火掩膜(1D),最大火輻射能量(2D)和 8 天期限中每天的貢獻量(3D)。
MODIS Terra 星每天兩次獲得監測數據(上午 10:30 和 PM),MODIS Aqua 也是(下午1:30 和 AM)。每天四次的 MODIS 火災觀測數據用來推進全球火災監測進程以及火災對生態系統、大氣、氣候等的影響。

 MOD14A2(1KM 溫度異常/火 8 天合成產品)

MOD14A2 數據為 8 天合成的 1000 米分辨率 L3 火掩膜數據產品,投影為正弦曲線投影。科學數據集包括火掩膜和算法質量評價。MODIS Terra 星每天兩次獲得監測數據(上午 10:30 和 PM),MODIS Aqua 也是(下午1:30 和 AM)。每天四次的 MODIS 火災觀測數據用來推進全球火災監測進程以及火災對生態系統、大氣、氣候等的影響。

 

葉面積指數 LAI/光合有效輻射分量 FPAR:
 MOD15A2(1KM 葉面積指數(LAI)/光合有效輻射分量(FPAR)8 天合成 L4 級產品)

葉面積指數(Leaf Area Index,LAI)和植物吸收性光合有效輻射分量(Fraction of Absorbed photosynthetically Active Radiation,FPAR)是描述植被冠層結構及相關能量交換過程速率的兩個重要的植物生理參數。
MOD15A2 數據為 8 天合成的 1000 米分辨率 L4 級葉面積指數(LAI) /光合有效輻射分量(FPAR)數據產品,投影為正弦曲線投影。MOD15A2 中的科學數據集包括 LAI、FPAR、質量評價以及每一個變量的標准差。
LAI 是植被冠層結構的重要指標,對群落的光分布、光能利用和產量有顯著影響。FPAR是冠層吸收的光合有效輻射比率,它反映了植被對光能的利用效率。這兩個變量可以作為衛星提取參數進行表面光和作用、蒸發蒸騰作用、以及初級凈第一生產力的計算。反之又可以進行陸地能量、碳、水循環過程和植被地球生物化學等過程的計算。


總初級生產力 GPP:

 MOD17A2(1KM 總初級生產力 8 天合成產品)

初級生產力(GPP:Gross Primary Productivity)是指單位時間內生物(主要是綠色植物)通過光合作用途徑所固定的有機碳量,又稱總第一性生產力。 GPP 決定了進入陸地生態系統的初始物質和能量。
MODIS 總初級生產力(GPP)產品(MOD17A2)可以用作表面光和作用、蒸發蒸騰作用、以及初級凈第一生產力等模型的輸入數據。 MOD17A2 數據為 8 天合成的 1000 米分辨率總初級生產力(GPP)數據產品,投影為正弦曲線投影。

 

△Aqua 衛星及其數據產品:
Aqua 星為晚上星,其陸地標准產品,包括:
 MYD09A1(500 米地表反射率 8 天合成產品);
 MYD09GA(500 米地表反射率);
 MYD09GQ(250 米地表反射率);
 MYD09Q1(250 米地表反射率 8 天合成產品);
 MYD11A1(1KM 地表溫度/反射率 L3 產品);
 MYD11A2(1KM 地表溫度/反射率 8 天合成 L3 產品);
 MYD11B1(5KM 地表溫度/發射率 8 天合成 L3 產品);
 MYD13A1(500 米分辨率植被指數 16 天合成產品);
 MYD13A2(1KM 植被指數 16 天合成產品);
 MYD13A3(1KM 月植被指數 L3 產品);
 MYD13Q1(250M 植被指數 16 天合成產品);
 MYD14A1 (每日 1KM 溫度異常/火 L3 級產品);
 MYD14A2(1KM 溫度異常/火 8 天合成產品);
 MYD15A2 (1KM 葉面積指數(LAI) /光合有效輻射分量(FPAR) 8 天合成 L4 級產品);
 MYD17A2(1KM 總初級生產力 8 天合成產品)

 

參考文獻:

[1]地理空間數據雲用戶手冊

 

 

 


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