簡介MODIS提供的AOD數據

MODISModerateResolutionImagingSpectradiometer簡介MODIS提供的AOD數據報告人：學號：1簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第1頁!主要內容一、MODIS概況二、陸地AOD算法

三、MODIS產品介紹四、MODIS產品獲取以及修正

2簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第2頁!MODIS概況EOS（EarthObservationSystem）衛(wèi)星是美國地球觀測系統(tǒng)計劃中一系列衛(wèi)星的簡稱。顆EOS的上午軌道衛(wèi)星于1999年12月18日發(fā)射升空，發(fā)射成功的衛(wèi)星命名為TERRA，主要目的是觀測地球表面。TERRA衛(wèi)星載有五種對地觀測儀器：先進的空間熱輻射反射輻射計（ASTER）云和地球輻射能量系統(tǒng)（CERES）（兩個相同的掃描器）多角度成像光譜輻射計（MISR）中分辨率成像光譜儀（MODIS）對流層污染探測裝置（MOPITT）3簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第3頁!EOS衛(wèi)星4簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第4頁!陸地AOD算法1、基本原理2、確定地表反照率3、確定氣溶膠模式4、查找表5、動態(tài)氣溶膠模式輸入6、氣溶膠光學厚度查算5簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第5頁!地表反射率確定陸地上的稠密植被，濕土壤以及水體覆蓋區(qū)在可見光波段反射率很低，在衛(wèi)星圖像上稱為暗像元。觀測和模擬的研究結果均表明，在晴空無云的暗像元上空，衛(wèi)星觀測反射率隨大氣氣溶膠光學厚度單調增加，利用這種關系反演AOD的算法，稱為暗像元法。暗像元法主要根據植被指數（NDVI）或短波紅外通道（2.13μm和3.8μm）觀測值進行暗像元識別，在依據一定的關系假定這些暗像元在可見光紅藍通道的地表反射率，以此來反演氣溶膠光學厚度。該方法基于表觀反射率的大氣貢獻項，即利用衛(wèi)星觀測的路徑輻射反演氣溶膠光學厚度。6簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第6頁!確定氣溶膠模式反演過程中采用動態(tài)氣溶膠模式輸入方式實現對氣溶膠類型的準確描述7簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第7頁!動態(tài)氣溶膠模式輸入①氣溶膠光學厚度初次估算首先利用大陸模式從紅藍通道的ρ*λi

和ρ*λj推算氣溶膠光學厚度，在反演過程中，利用有大陸模式生成的查算表計算氣溶膠光學厚度，該查找表在地表朗伯反射率和作為光學厚度，觀測和照射幾何函數的觀測輻射之間建立關系。在10*10km的網格區(qū)域上的氣溶膠反演中使用ρ*λi

和ρ*λj值是選定的暗像元中最低的10-40%部分的平均值8簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第8頁!動態(tài)氣溶膠模式輸入②氣溶膠模型確定如果比值在兩個閾值Th1(Θ)，Th2(Θ）之間，對模式進行線性內插。這樣的差值會產生一個包括由煙塵或工業(yè)造成的累積模式和由土壤沙塵組成粗模式組合成的大陸模式。作為散射角Θ的函數閾值是根據理論計算兩條路徑輻射的比值得出，具體如下：對40°≤Θ≤150°Th1(Θ)=0.90，Th2(Θ)=0.72對150°≤Θ≤168°Th1(Θ)=0.90-0.01（Θ-150），Th2(Θ)=0.72紅通道和藍通的氣溶膠單次散射路徑輻射之間比值隨散射角變化9簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第9頁!氣溶膠光學厚度查算一旦氣溶膠模型確定，就可以訂正光學厚度?red和?blue在新確定的氣溶膠模式和以前使用的大陸模式之間的差異。由此推得從利用大陸模式計算你的光學厚度?λcont到在新模式的光學厚度值?λnew的轉換關系：至此，實現了陸地氣溶膠光學厚度的反演。特別注意的是：上式的建立依據如下假定：相函數和單次散射反照率中的差異不會影響多次散射，但會影響單次散射輻射。但是，在光學厚度很高的時候，多次散射更重要，可以預計單次散射反照率中的誤差會非常大，氣溶膠光學厚度反演結果的誤差也會更大。10簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第10頁!大氣產品——云頂氣壓11簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第11頁!MODIS產品處理流程12簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第12頁!以1公里分辨率為例，每條掃描線1354個象素，其象素尺寸在星下點為1*1公里，而隨著掃描角的增大和地球曲率的影響象素尺寸逐漸增大，當掃描角為55度，其象素尺寸變?yōu)檠貟呙璺较?.83公里、沿軌道方向2.01公里的大小，象素尺寸隨掃描角的變化規(guī)律如如上圖所示。這種象素尺寸的幾何形變造成兩個現象：一是邊沿象素對象區(qū)域的重疊現象，而且越靠近邊沿，象素重疊現象越嚴重；二是沿掃描方向圖象的壓縮失真?！昂Y”現象13簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第13頁!蝴蝶結的處理Bowtie處理算法有“星歷表法”和“非星歷表法”兩種。“星歷表法”是根據衛(wèi)星的星歷表生成標準地理網格，將數據按照其地理坐標投影到該網格上來進行匹配，在地理定標的同時消除bowtie現象。InternationalMODIS/AIRSProcessingPackage(IMAPP)和NASAGSFCMODISLevel1均使用的這種方法。Terra衛(wèi)星的星歷表由TDRSS星上導航系統(tǒng)（TDRSSOnboardNavigationSystem，TONS）生成，隨著科學數據流的第二類工程組包廣播到地面站。Aqua衛(wèi)星沒有星上導航系統(tǒng)，故星歷表需要通過地面控制站上傳到衛(wèi)星然后再下傳給其他地面站，或者使用估計的星歷表（精確的星歷表在幾個小時的延遲之后才可能獲得）。14簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第14頁!

EOS衛(wèi)星作為這一系列對地觀測衛(wèi)星中有兩顆衛(wèi)星成為該項目中特別引起氣溶膠遙感應用的矚目：TERRA、AQUA。15簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第15頁!AOD算法簡介上世紀七十年代以來，氣溶膠參數遙感的主流算法有四種：①單通道和多通道反射率法②單通道和多通道對比法③多角度反射率法④偏正特性遙感法在MODIS中，考慮到業(yè)務產品的時效性，采用如下算法對陸地：暗像元法對海洋：多通道反射率法16簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第16頁!基本原理假設衛(wèi)星觀測的目標表面為均勻的朗伯表面，不考慮氣體吸收，那么衛(wèi)星觀測的表現反射率為：等式右端項為大氣分子和氣溶膠散射發(fā)生的反射率，第二項為地表和大氣共同發(fā)生的反照率。當地表反射率很小時，上述公式中的衛(wèi)星觀測發(fā)射率主要取決于大氣貢獻，即項，當地表反照率很大時，取決于第二項。陸地氣溶膠光學厚度遙感，首先需要確定地表反射率和氣溶膠模型這兩個問題。17簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第17頁!地表反射率確定具體暗像元的確定和紅藍通道地表反射率計算公式如下：對于10*10個星下點分辨率為1.1km以及數目更高的500m和250m分辨率的像元組成的網格區(qū)域，在中紅外波段表觀反射率ρ*λ1小于一個閾值（ρthλ1）的暗像元數目Nλ1根據以下優(yōu)先級標準確定：優(yōu)先級：0.01≤ρ*2.13≤0.05的N2.13（ρ*0.47=ρ*2.13/4，ρ*0.66=ρ*2.13/2）第二優(yōu)先級：ρ*3.8≤0.025的N3.8（ρ*0.47=0.01，ρ*0.659=0.02）第三優(yōu)先級：0.01≤ρ*2.13≤0.10的N2.13（ρ*0.47=ρ*2.13/4，ρ*0.659=ρ*2.13/2）第四優(yōu)先級：0.01≤ρ*2.13≤0.15的N2.13（ρ*0.47=ρ*2.13/4，ρ*0.659=ρ*2.13/2）這些標準只用在不包括水體、云、冰和雪的陸面。18簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第18頁!查找表針對MODIS光譜通道計算衛(wèi)星觀測輻射，分別生成各種模式的查找表。查找表參數設置如下：①對每種模式考慮幾個氣溶膠總含量值，由0.55μm波長的光學厚度描述。②太陽天頂角③衛(wèi)星天頂角④由太陽方位角和衛(wèi)星方位角確定的方位角⑤地表反射率19簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第19頁!動態(tài)氣溶膠模式輸入②氣溶膠模型確定假定在決定氣溶膠多次散射時，氣溶膠模式僅僅處于次要位置，在多次散射中相函數細節(jié)被剔除，用大陸氣溶膠模式參數從MODIS觀測輻射計算氣溶膠單次散射輻射Lpλ,可以表明：對?red<0.15預計觀測到的光譜輻射對確定氣溶膠模型不夠敏感，則當初次采用大陸模式估算?red<0.15時，反演使用大陸模式。反之，?red>0.15初次采用大陸模式估算Lp-red/Lp-blue>Th1(Θ)時，應使用沙塵模式。初次采用大陸模式估算Lp-red/Lp-blue<Th2(Θ)時，應使用非沙塵模式。

20簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第20頁!動態(tài)氣溶膠模式輸入②氣溶膠模型確定對于非沙漠模式情況，煙塵和工業(yè)/城市氣溶膠的區(qū)分是以地理位置和季節(jié)作劃分，按緯度和經度帶分類：工業(yè)/城市氣溶膠北美和歐洲：（100W°-50E°；30N°-70N°）東南亞：（105E°-150E°；15N°-45N°）中美洲和非洲（5-11月）：（100W°-50E°；赤道-30N°）南美和非洲（12-4月）：（100W°-50E°；65S°-赤道）煙塵中美洲和非洲（12-4月）：（100W°-50E°；赤道-30N°）南美和非洲（5-12月）：（100W°-50E°；65S°-赤道）世界其他地區(qū)21簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第21頁!MODIS數據的應用

44種標定產品大氣產品陸地產品冰雪產品海洋產品22簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第22頁!MODIS數據的獲?、偻ㄟ^MODIS數據接收地面站直接獲取。國家MODIS共享平臺設計了四個不同地理位置數據匯集系統(tǒng)，包括：北京、烏魯木齊、拉薩和三亞。②通過計算機網絡獲取網址為③通過建立通訊衛(wèi)星數據廣播接收站獲取23簡介MODIS提供的AOD數據共26頁，您現在瀏覽的是第23頁!MODIS

1B數據“蝴蝶結”現象MODIS圖像在其掃描線寬度方向由掃描條帶組成，條帶寬度為10（1000米分辨率）、20（500米分辨率）和40個象素（250米分辨率），所以地球的球面特性會導致掃描帶兩端產生數據的重疊現象，將掃描帶組成遙感圖像后即形成所謂的“蝴蝶結”效應（bowt