利用MODIS的L1B數(shù)據(jù)反演氣溶膠的流程如下

1、利用MODIS的L1B數(shù)據(jù)反演氣溶膠的流程如下：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(yán)格按照說明進(jìn)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(xì)介紹各個(gè)步驟。2、這是在ENVI 5.0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(cè)、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(duì)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(gè)查找表進(jìn)行氣溶膠反演，也可以自己制

2、定查找表。5、七緯查找表，從左向右，依次為太陽(yáng)天頂角，衛(wèi)星天頂角，相對(duì)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(cè)工具和氣溶膠反演工具以及詳細(xì)的pdf文檔。MODIS數(shù)據(jù)下載地址：一、MODIS影像的輻射校正在ENVI 5.0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(gè)文件，第一個(gè)是發(fā)射率Emissive（band20-band36），第二個(gè)是輻射率Radiance（b

3、and1-band26）,第三個(gè)是反射率Reflectance（band1-band26），如圖1所示。圖1 ENVI5.0打開HDF文件二、幾何校正2.1發(fā)射率文件的幾何校正（1）Georeference MODIS工具ENVI5.0下有對(duì)特定傳感器進(jìn)行幾何校正的工具，其中就有專門針對(duì)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(duì)話框，選中發(fā)射率文件，點(diǎn)擊OK，如圖3所示。圖3 輸入發(fā)射率文件（3）Georefere

4、nce MODIS 參數(shù)設(shè)置Georeference MODIS Parameters對(duì)話框中，選擇投影信息見圖4，其中要注意保持GCP控制點(diǎn)以及對(duì)MODIS影像做雙眼皮去除，然后點(diǎn)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(duì)話框中，注意分辨率是1000（默認(rèn)）選擇保持路徑點(diǎn)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(diǎn)圖6，最后開始進(jìn)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(diǎn)圖7 進(jìn)行幾何校正（6）發(fā)射率幾何校正結(jié)果圖8 發(fā)射率幾何校正結(jié)果2.2

5、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(diǎn)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(diǎn)文件雙擊Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具后打開選擇GCP控制點(diǎn)對(duì)話框，選擇之前保持的GCP控制點(diǎn)文件，如圖10。圖10 選擇GCP控制點(diǎn)

6、文件（3）Image to Map投影設(shè)置接著打開Image to Map Registration 對(duì)話框，調(diào)整參數(shù)如圖，注意更改分辨率為1000，然后點(diǎn)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(duì)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）反射率幾何校正進(jìn)度和結(jié)果然后進(jìn)行幾何校正如圖14，反射率幾何校正結(jié)果如圖15.圖14 進(jìn)行幾何

7、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(duì)比ENVI 5.0中提供了更多的圖像間的對(duì)比查看，可以點(diǎn)擊Views菜單選擇創(chuàng)建多個(gè)視圖，然后進(jìn)行l(wèi)ink查看，也可以將兩個(gè)圖像添加進(jìn)一個(gè)視圖利用影像查看功能查看，改功能包括四個(gè)，一般在工具條上 。下面我們就以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(jìn)內(nèi)容列表，然后點(diǎn)擊工具條上的Portal按鈕即可建立一個(gè)新圖層。效果圖如圖16，從圖上可以看出兩個(gè)圖像幾何校正之后完全重合。說明該方法可行。圖16 Portal兩個(gè)幾何校正圖像2.3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)

8、據(jù)，其中包括了角度信息，但是角度數(shù)據(jù)集的行列號(hào)與科學(xué)數(shù)據(jù)集的行列號(hào)不同，因此如果想用校正發(fā)射率的GCP控制點(diǎn)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(jìn)行重采樣到行列號(hào)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(diǎn)擊后選擇HDF文件，接著彈出HDF數(shù)據(jù)集選擇對(duì)話框。選擇四個(gè)角度數(shù)據(jù)集，這四個(gè)角度數(shù)據(jù)集分別為：衛(wèi)星天頂角，衛(wèi)星方位角，太陽(yáng)天頂角，太陽(yáng)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

9、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 5.0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所示。圖19 Resize Data工具（4）選擇重采樣的角度數(shù)據(jù)雙擊Resize Data工具，打開輸入重采樣

10、數(shù)據(jù)的對(duì)話框，選擇其中一個(gè)角度數(shù)據(jù)，點(diǎn)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=4.9963 Y=5 點(diǎn)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(shí)保存到內(nèi)存即可，如圖21所示。依次將四個(gè)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣之后就可以進(jìn)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)校正發(fā)射率產(chǎn)生的GCP控制點(diǎn)，利用Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具進(jìn)行校正。三、波段合成和裁剪波段合

11、成工具的位置如圖22.圖22 Layer Satacking工具3.1反射率和發(fā)射率的合成（1）Layer Satacking工具在ENVI5.0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(jìn)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(diǎn)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政范圍來裁剪，如圖24所示。圖24 選擇反射率和發(fā)射率文件并選擇裁剪文件（3）調(diào)整合成文件的順序點(diǎn)擊Recorder File調(diào)整順序，必須是反射率在上，發(fā)射率在下，如圖2

12、5.圖25 調(diào)整文件順序（4）合成點(diǎn)擊OK進(jìn)行合成，合成進(jìn)度見圖26。圖26 合成進(jìn)度3.2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(shí)的順序是衛(wèi)星天頂角（Sensor Zenith）、衛(wèi)星方位角（Sensor Azimuth）、太陽(yáng)天頂角（Solar Zenith）、太陽(yáng)方位角（Solar Zenith），順序如圖27所示，合成結(jié)果如圖28所示。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4.1云檢測(cè)云檢測(cè)工具是擴(kuò)展工具，該工具實(shí)現(xiàn)對(duì)反射率和發(fā)射率的合成文件進(jìn)行去云處理，將modis_cloud.sav文件放在ENVI 5.0安裝目錄下的E

13、xtensions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(cè)結(jié)果選擇保存路徑，保存云檢測(cè)結(jié)果，如圖30所示。圖30 云檢測(cè)結(jié)果保存4.2角度數(shù)據(jù)HDF中的角度數(shù)據(jù)時(shí)擴(kuò)大了100倍的，所以在進(jìn)行氣溶膠反演之前要將角度合成數(shù)據(jù)乘以0.01。（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(yùn)算雙擊打開band math工具后，寫入公式b1*0.01,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）保存角度數(shù)據(jù)處理結(jié)果五、氣溶膠反演氣溶膠反演工具（modis_aerosol_invers