风云卫星和MODIS数据及产品说明

本文档共三大部分,分别为:

一、modis数据和产品说明

二、风云卫星FY-3数据说明

三、FY-3A MERSI L1数据产品使用指南

一、modis数据和产品说明

1.MODIS数据的技术指标

2.MODIS数据的波段分布特征

3.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)

Terra卫星数据产品

MODIS土地覆盖类型产品包括从每年Terra星数据中提取的土地覆盖特征不同分类方案的数据分类产品。基本的土地覆盖分为有IGBP（国际地圈生物圈计划）定义的17类，包括11类自然植被分类，3类土地利用和土地镶嵌，3类无植生土地分类。

Modis Terra数据lKM土地覆盖类型年合成栅格数据产品包含5中不同的土地覆盖分类体系。数据分类来自监督决策树分类方法。

第一类土地覆盖：国际地圈生物圈计划（IGBP）全球植被分类方案；

第二类土地覆盖：马里兰大学（UMD）植被分类方案；

第三类土地覆盖：MODIS提取叶面积指数/光合有效辐射分量（LAI/fPAR）方案；

第四类土地覆盖：MODIS提取净第一生产力（NPP）方案；

第五类土地覆盖：植被功能型（PFT）分类方案；

本网站提供的为MYD12Q1 V4（第四版本）的分片数据（tile），除提供五类全球土地覆盖分类体系外还提供了陆地覆盖分类评估和质量控制信息。

4.Modis数据级别分类

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L1A数据，己经被赋予定标参数；

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。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

5.MODIS所有数据产品汇总及介绍

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。

vMOD40：

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。

二、风云卫星FY-3-VIRR和MERSI传感器

1、可见光红外扫描辐射计(VIRR)

可见光红外扫描辐射计有10个1公里分辨率的光谱通道，其中既有高灵敏度的可见光通道，又有三个红外大气窗区通道。可见光红外扫描辐射计主要用途是监测全球云量，判识云的高度、类型和相态，探测海洋表面温度，监测植被生长状况和类型，监测高温火点，识别地表积雪覆盖，探测海洋水色等。

可见光红外扫描辐射计光谱特征

2. 中分辨率光谱成像仪(MERSI)

中分辨率光谱成像仪可以探测来自地球大气系统的电磁辐射，得到20个通道的多光谱信息。通过成像，可以实现植被、生态、地表覆盖分类以及积雪覆盖等陆表特性全球遥感监测；仪器第8－16的短波通道为高信噪比窄波段通道，能够实现水体中的叶绿素、悬浮泥沙和可溶黄色物质浓度的定量反演；仪器的2.13微米通道对气溶胶相对透明，结合可见光通道，可实现陆地气溶胶的定量遥感；0.94微米近红外水汽吸收带的3个通道，可增强对大气水汽特别是低层水汽的探测能力；250米分辨率的可见光三通道真彩色图像，可实现多种自然灾害和环境影响的图像监测，监测中小尺度强对流云团和地表精细特征。中分辨率光谱成像仪能高精度定量遥感云特性、气溶胶、陆地表面特性、海洋水色、低层水汽等地球物理要素，实现对大气、陆地、海洋的多光谱连续综合观测。

中分辨率光谱成像仪通道性能要求

三、FY-3A MERSI L1数据产品使用指南

（Version 1.0）

胡秀清

1、MERSI L1数据产品概述

FY-3A/MERSI源包L0数据经过多站接收去重复、质量检验后进入定位定标预处理后生成L1数据产品，MERSI L1数据产品是各类图像产品和L2定量遥感产品生成的起点，也是MERSI数据用户接触最多的产品。本指南主要描述MERSI L1数据产品主要内容和使用方法。

表1.1列出了MERSI的光谱通道和性能指标，依照MERSI L2产品使用的便捷和存档需要，MERSI L1包括如下产品：

?MERSI_L1 250m数据产品

?MERSI_L1 1000m数据产品

?MERSI_L1 OBC数据产品

表1.2简要列出了MERSI 3个L1产品的主要数据存放内容和使用方面，对于大多数L2产品生成用户只需关注250m地球观测数据产品和1000m地球观测数据产品内容，OBC数据产品只供专业定标处理分析用户使用，普通用户无需关注。表1.3和表1.4列出了前两个L1地球观测数据产品的私有属性和科学数据集内容，其中详细数据内容请查阅MERSI L1数据特性卡。

表1.1 FY-3中分辨光谱成像仪MERSI光谱通道

移至6、7通道，其它通道按顺序后移。

表 1.2: MERSI Level 1 数据产品文件总览

表1.3 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（250m）HDF结构

表1.4 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（1000m）HDF结构

MERSI_L1 250m数据产品中包含5个通道250m高分辨率地球观测数据，其中第1、2、3、4通道为太阳反射通道，第5通道为热红外通道，每一个通道以一个SDS科学数据集保存，分别为EV_250_RefSB_b1-b4和EV_250_ Emissive。MERSI_L1 250m数据产品中包含15个通道（第6－20通道）1km分辨率地球观测数据及5个250m通道融合到1km分辨率地球观测数据，分别存放在3个SDS 科学数据集EV_1KM_RefSB，EV_250_Aggr.1KM_RefSB，EV_250_Aggr.1KM_ Emissive

中。见表1.5列出了全部地球观测数据集内容。

表1.5: MERSI L1数据文件中包含的地球观测数据集

注：一个5分钟的Granule文件包含Scans=200

2、MERSI 定标计算方法

MERSI是一个多探元交轨并扫成像系统，250m分辨率通道（通道1－5）是40元并扫，1000m分辨率通道（通道6－20）是10元并扫。MERSI L1中地球观测科学数据集EV是对原始观测DN值进行了多探元均一化订正后的输出，标记为DN*，L1图像初步消除了原始多探元引起的图像条纹现象。订正方法是利用每个通道的多探元修正系数逐一象元进行，L2产品生成用户不需了解MERSI通道中多探元响应差异订正细节，只需把MERSI按通道进行定标。

不过值得注意的是热红外通道（band 5）是逐扫描进行辐射定标处理，每个L1文件包含200个扫描，所以250m文件中科学数据集EV_250m_Emissive每40行共用一组定标系数（k0，k1，k2，k3），1000m文件中科学数据集EV_250_Aggr.1KM_Emissive每10行共用一组定标系数。MERSI其余19个可见光通道每个通道共用一组定标系数（k0，k1，k2），不同扫描采用相同定标系数，250m 文件中科学数据集EV_250_RefSB四个通道（1－4）包含四组系数VIS_Cal_Coeff，1000m文件中科学数据集EV_250_Aggr.1KM_RefSB定标系数为VIS_Cal_Coeff中的前四组，科学数据集EV_1KM_RefSB定标系数为VIS_Cal_Coeff中的后15组。表2.1和2.2列出了MERSI_L1 250m数据产品和MERSI_L1 1000m数据产品中定标系数项。

表2.1 MERSI_L1 250m数据产品中定标系数项

表2.2 MERSI_L1 1000m数据产品中定标系数项

MERSI辐射定标采用多项式进行，红外通道是3次项定标（4个定标系数），可见光通道是两次定标（3个定标系数），定标系数见表2.1和表2.2中的个数。

可见光通道定标后的物理量是反射率（无量纲），热红外通道定标后的物理量是辐亮度，单位是W/m2/μm/sr。全部通道数据定标前都要进行通道的DN调整恢复，即：

DN**=slope*(DN*-intercept)

其中DN*是L1数据中的EV科学数据集计数值，它是预处理时对原始DN经过多探元归一化处理后的计数值，公式中的slope和intercept是对应EV科学数据集的内部属性值，定标计算是在DN**基础之上进行处理。

可见光通道定标公式为：

ρcos(Θ)B=k0 +k1*DN**+k2*(DN**^2)

其中k0，k1，k2为定标系数V IS_Cal_Coeff中对应通道的3个系数。Θ为太阳天顶角。

红外通道的定标公式为：

L B＝k0 +k1*DN**+k2*(DN**)^2+k3*(DN**)^3

其中k0，k1，k2，k3为定标系数IR_Cal_Coeff中对应通道的4个系数。

3、注意问题

目前MERSI用来生成L2产品的L1模拟数据和将来MERSI L1数据有细微差别，其中定标系数及EV SDS中slope、intercept与MERSI L1真实值稍有差别，但是上述定标计算方法和真实产品完全一样。

模拟数据是利用MODIS L1B数据填写而成，模拟数据中1000m文件中EV_SDS 和角度数据每行只有前1354个数据点有效，后半部分为填充值。250m文件中EV_SDS和角度数据每行只有前1354*4个数据点有效，后半部分为填充值。