利用MODIS的L1B數(shù)據(jù)反演氣溶膠的流程如下

1、該方案中的數(shù)據(jù)和算法介紹：1、MODIS數(shù)據(jù)是采用的 MODIS L1B 1KM數(shù)據(jù)。應(yīng)嚴格按照說明進行操作，例如數(shù)據(jù)是 1km的，數(shù)據(jù)的合成是反射率在上，發(fā)射率在下等，下面將詳細介紹各個步驟。2、這是在 ENVI 下做的北京市氣溶膠反演，具體包括MODIS影像（ HDF）的輻射校正、幾何校正、云檢測、氣溶膠反演。3、氣溶膠反演算法采用經(jīng)典的暗像元法（DDV）也叫濃密植被法，因此對于冬季反演的氣溶膠效果不好。4、氣溶膠反演的查找表是利用 IDL 調(diào)用 6S 輻射模型得到的，采用的是一般的參數(shù)， 因此 3-9 月期間都可以用這一個查找表進行氣溶膠反演，也可以自己制定查找表。5、七緯查找表， 從左

2、向右， 依次為太陽天頂角， 衛(wèi)星天頂角， 相對方位角， P0?、T、?S （輻射傳輸方程參數(shù)），最后一列為氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）6. 感興趣的可以提供用到的 modis云檢測工具和氣溶膠反演工具以及詳細的 pdf 文檔。MODIS數(shù)據(jù)下載地址 ： ?一、MODIS影像的輻射校正在 ENVI 中打開 MODIS影像的 HDF文件就已經(jīng)做了輻射校正，打開 HDF文件的方法是 File-Open As-EOS-MODIS, 打開后在數(shù)據(jù)列表中可以看到三個文件，第一個是發(fā)射率 Emissive （band20-band36 ），第二個是輻射率 Radiance （ band1-band26 ）, 第

3、三個是反射 率 Reflectance （ band1-band26 ），如圖 1 所示。?圖1 打開 HDF文件二、幾何校正發(fā)射率文件的幾何校正（1）Georeference MODIS 工具下有對特定傳感器進行幾何校正的工具，其中就有專門針對MODIS數(shù)據(jù)的幾何校正，如圖 2 Georeference MODIS 工具的位置。圖 2 Georeference MODIS 工具的位置（2）選擇發(fā)射率文件雙擊 Georeference MODIS工具，打開輸入 MODIS數(shù)據(jù)對話框，選中發(fā)射率文件，點擊 OK，如圖 3 所示。圖 3 輸入發(fā)射率文件（3）Georeference MODIS 參

4、數(shù)設(shè)置Georeference MODISP arameters 對話框中， 選擇投影信息見圖 4，其中要注意保持 GCP 控制點以及對 MODIS影像做雙眼皮去除，然后點擊 OK。圖 4 MODIS 幾何校正參數(shù)設(shè)置（4）發(fā)射率幾何校正參數(shù)設(shè)置Registration Parameters 對話框中，注意分辨率是 1000 （默認）選擇保持路徑點擊 OK即可。圖5 保存幾何校正文件（5）幾何校正方法建立 GCP控制點圖 6，最后開始進行幾何校正和雙眼皮去除注意幾何校正方法為Triangulation 見圖 7。圖 6 建立 GCP控制點圖7 進行幾何校正6）發(fā)射率幾何校正結(jié)果圖8 發(fā)射率幾何

5、校正結(jié)果反射率文件的幾何校正（1）Wrap from GCPs： Image to Map Registration工具發(fā)射率文件幾何校正之后，可以利用導(dǎo)出的GCP控制點來校正其他文件。在工具箱中找到 Wrap from GCPs ： Image to Map Registration工具，如圖 9 所示該工具的位置。?圖 9 Wrap from GCPs ： Image to Map Registration工具（2）選擇 GCP控制點文件雙擊 Wrap from GCPs ： Image to Map Registration工具后打開選擇 GCP控制點對話框，選擇之前保持的 GCP控制點

6、文件，如圖 10。圖 10 選擇 GCP控制點文件（3）Image to Map 投影設(shè)置接著打開 Image to Map Registration 對話框，調(diào)整參數(shù)如圖， 注意更改分辨率為 1000， 然后點擊 OK，如圖 11。?圖 11 參數(shù)調(diào)整（4）選擇待校正影像，調(diào)整幾何校正方法選擇待校正的反射率文件圖 12。打開 Registration Parameters 對話框參數(shù)設(shè)置如圖， 注意更改幾何校正方法為 Triangulation 和重采樣方法 Bilinear ，這樣才能與之前的發(fā)射 率校正結(jié)果相匹配，如圖 13。圖 12 選擇反射率文件圖 13 調(diào)整幾何校正參數(shù)（5）反射率

7、幾何校正進度和結(jié)果然后進行幾何校正如圖 14，反射率幾何校正結(jié)果如圖 15.圖 14 進行幾何校正圖 15 反射率幾何校正結(jié)果（6）反射率校正結(jié)果與發(fā)射率校正結(jié)果對比ENVI 中提供了更多的圖像間的對比查看，可以點擊 Views 菜單選擇創(chuàng)建多個視圖， 然 后進行 link 查看，也可以將兩個圖像添加進一個視圖利用影像查看功能查看，改功能包括 四個，一般在工具條上面我們就以 Portal 來查看幾何校正效果。將反射率和發(fā)射率的第一波段添加進內(nèi)容列表， 然后點擊工具條上的 Portal 按鈕即可 建立一個新圖層。效果圖如圖 16，從圖上可以看出兩個圖像幾何校正之后完全重合。說明 該方法可行。圖

8、16 Portal 兩個幾何校正圖像角度數(shù)據(jù)集的幾何校正該教程數(shù)據(jù)采用的是 MODIS L1B 1KM數(shù)據(jù)，其中包括了角度信息，但是角度數(shù)據(jù)集的 行列號與科學(xué)數(shù)據(jù)集的行列號不同， 因此如果想用校正發(fā)射率的 GCP控制點來校正角度數(shù)據(jù) 集必須在校正角度數(shù)據(jù)集之前進行重采樣到行列號為1354 ,2030 。（1）打開角度數(shù)據(jù)集角度數(shù)據(jù)集的打開不能和科學(xué)數(shù)據(jù)集一樣直接打開，打開路徑為File?- Open As-Generic Formats - HDF, 點擊后選擇 HDF文件，接著彈出 HDF數(shù)據(jù)集選擇對話框。選擇 四個角度數(shù)據(jù)集，這四個角度數(shù)據(jù)集分別為：衛(wèi)星天頂角，衛(wèi)星方位角，太陽天頂角，太陽

9、 方位角，如圖 17 。圖 17 選擇角度數(shù)據(jù)集（2）查看角度數(shù)據(jù)集選擇之后可以再 Data Manager 窗口中看到打開的數(shù)據(jù)集圖 18, 如果打開的角度數(shù)據(jù)集 顯示的是科學(xué)數(shù)據(jù)集，這是由于 ENVI 下建立金字塔之后產(chǎn)生 .ecp 文件，刪除和 HDF同名 的 .ecp 文件即可?？梢杂覔舨榭丛獢?shù)據(jù)中的auxiliary URL 。圖 18 打開的角度數(shù)據(jù)集（3）重采樣工具從圖 18 中可以看到，角度數(shù)據(jù)集的行列數(shù)是 271*406 的，而發(fā)射率的行列數(shù)是 1354*2030 的，因此要用之前的 GCP文件來校正角度數(shù)據(jù)集必須重采樣。 重采樣工具 Resize Data 的位置如圖 19

10、 所示。（4）選擇重采樣的角度數(shù)據(jù)圖 19 Resize Data 工具雙擊 Resize Data 工具，打開輸入重采樣數(shù)據(jù)的對話框，選擇其中一個角度數(shù)據(jù)，點 擊 OK，如圖 20 所示。圖 20 選擇重采樣角度數(shù)據(jù)（5）重采樣參數(shù)設(shè)置在重采樣參數(shù)設(shè)置窗口中，設(shè)置 X Y 的采樣比例： X= Y=5 點擊 Enter ，即可采樣到 1354*2030 ，選擇重采樣方法為 Blinear ，將采樣結(jié)果暫時保存到內(nèi)存即可，如圖 21 所示。 依次將四個角度數(shù)據(jù)進行重采樣之后就可以進行幾何校正了。?圖 21 重采樣參數(shù)設(shè)（6）角度數(shù)據(jù)集幾何校正角度數(shù)據(jù)的幾何校正和發(fā)射率的幾何校正是一樣的，根據(jù)校正

11、發(fā)射率產(chǎn)生的GCP控制點，利用 Wrap from GCPs ： Image to Map Registration工具進行校正。三、波段合成和裁剪波段合成工具的位置如圖 22.?圖 22 Layer Satacking 工具反射率和發(fā)射率的合成（1）Layer Satacking 工具 在下打開之前校正好的反射率文件和發(fā)射率文件， 利用 Layer Stacking 工具進行合成， 雙擊 Layer Satacking 工具，打開參數(shù)設(shè)置窗口。如圖 23 所示。圖 23 合成窗口參數(shù)設(shè)置（2）空間裁剪點擊 Import File 選擇幾何校正后的反射率文件和發(fā)射率文件， 然后利用北京市的行

12、政范圍來裁剪，如圖 24 所示。（3）調(diào)整合成文件的順序點擊 Recorder File 調(diào)整順序，必須是反射率在上，發(fā)射率在下，如圖圖 24 選擇反射率和發(fā)射率文件并選擇裁剪文件25.圖 25 調(diào)整文件順序(4) 合成點擊 OK進行合成，合成進度見圖 26。圖 26 合成進度角度數(shù)據(jù)的合成 角度數(shù)據(jù)的合成和反射率發(fā)射率的合成是一樣的，只是要注意角度數(shù)據(jù)的合成時的順 序是衛(wèi)星天頂角( Sensor Zenith )、衛(wèi)星方位角( Sensor Azimuth )、太陽天頂角( Solar Zenith )、太陽方位角( Solar Zenith )，順序如圖 27 所示，合成結(jié)果如圖 28 所

13、示。圖 27 角度數(shù)據(jù)的順序圖 28 角度合成結(jié)果四、合成后處理云檢測 云檢測工具是擴展工具，該工具實現(xiàn)對反射率和發(fā)射率的合成文件進行去云處理，將文件放在 ENVI 安裝目錄下的 Extensions 文件夾下，重啟 ENVI 即可看到 modis_cloud 工具。(1) modis_cloud 工具雙擊 modis_cloud 工具， 選擇幾何校正結(jié)果，就是反射率和發(fā)射率合成裁剪后的結(jié)果，如圖 29 所示。圖 29 選擇數(shù)據(jù)合成結(jié)果(2) 保存云檢測結(jié)果選擇保存路徑，保存云檢測結(jié)果，如圖30 所示。?圖 30 云檢測結(jié)果保存角度數(shù)據(jù)HDF中的角度數(shù)據(jù)時擴大了 100 倍的，所以在進行氣溶膠反演之前要將角度合成數(shù)據(jù)乘 以。(1) band math 工具在工具箱中找到 band math 工具，如圖 31 所示。圖 31 band math 工具 （2）角度數(shù)據(jù)波段運算 雙擊打開 band math 工具后，寫入公式 b1*, 如圖 32 所示。?圖 32 寫入公式（3）選擇角度合成文件圖 33 選擇角度合成文件（4）保存角