利用Modis影像提取水體步驟專家講座

modis影像介紹modis影像下載mrt安裝mrt使用mrt對(duì)影像進(jìn)行批處理利用NDVI提取水體原理影像合成影像裁剪計(jì)算NDVI值進(jìn)行水體提取利用Modis影像提取水體步驟專家講座第1頁一、modis影像介紹modis是搭載在terra和aqua衛(wèi)星上一個(gè)主要傳感器，是衛(wèi)星上唯一將實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)經(jīng)過x波段向全世界直接廣播，并能夠無償接收數(shù)據(jù)并無償使用星載儀器，全球許多國家和地域都在接收和使用modis數(shù)據(jù)。有36個(gè)離散光譜波段，光譜范圍寬，從0.4微米（可見光）到14.4微米（熱紅外）全光譜覆蓋。MOD09q1：陸地3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，內(nèi)容為表面反射；空間分辨率250m；白天每日數(shù)據(jù)。3級(jí)產(chǎn)品：在1B數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)由遙感器成像過程產(chǎn)生邊緣畸變（Bowtie）進(jìn)行校正，產(chǎn)生3級(jí)產(chǎn)品；利用Modis影像提取水體步驟專家講座第2頁5、MODIS數(shù)據(jù)有3個(gè)顯著特點(diǎn):1)空間分辨率和光譜分辨率大大提升。從014~1410Lm,MODIS有36個(gè)波段,其中2個(gè)波段(可見光0162~0167Lm和近紅外01841~01876Lm)空間分辨率為250m;5個(gè)可見光、遠(yuǎn)紅外波段空間分辨率為500m;其余29個(gè)波段空間分辨率為1km。2)回訪周期短,時(shí)分辨率較高。Terra和Aqua都是太陽同時(shí)極軌衛(wèi)星,能夠得到天天最少2次白天和2次黑夜更新數(shù)據(jù)。3)MODIS數(shù)據(jù)全球無償接收政策,這么數(shù)據(jù)接收和使用政策為科學(xué)研究提供了廉價(jià)而且實(shí)用數(shù)據(jù)資源。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第3頁6、.MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品分級(jí)按數(shù)據(jù)產(chǎn)品特征劃分：主要產(chǎn)品包含校正數(shù)據(jù)產(chǎn)品、陸地?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)品、海洋數(shù)據(jù)產(chǎn)品和大氣數(shù)據(jù)產(chǎn)品；若按處理級(jí)別劃分，又能夠分為以下6種：0級(jí)產(chǎn)品：也稱原始數(shù)據(jù)；1級(jí)產(chǎn)品：指L1A數(shù)據(jù)，已經(jīng)被賦予定標(biāo)參數(shù)；2級(jí)產(chǎn)品：指L1B級(jí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過定標(biāo)定位后數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)產(chǎn)品是國際標(biāo)準(zhǔn)EOS-HDF格式。包含全部波段數(shù)據(jù)，可能是應(yīng)用比較廣泛一類數(shù)據(jù)。；3級(jí)產(chǎn)品：在1B數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)由遙感器成像過程產(chǎn)生邊緣畸變（Bowtie效應(yīng)）進(jìn)行校正，產(chǎn)生L3級(jí)產(chǎn)品；4級(jí)產(chǎn)品：由參數(shù)文件提供參數(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行幾何糾正，輻射校正，使圖像每一點(diǎn)都有準(zhǔn)確地理編碼、反射率和輻射率。L4級(jí)產(chǎn)品MODIS圖像進(jìn)行不一樣時(shí)相匹配時(shí)，誤差小于1個(gè)像元。該級(jí)產(chǎn)品是應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品不可缺乏基礎(chǔ)；5級(jí)及以上產(chǎn)品：依據(jù)各種應(yīng)用模型開發(fā)L5級(jí)產(chǎn)品。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第4頁利用Modis影像提取水體步驟專家講座第5頁利用MODIS250m空間分辨率第l和2波段數(shù)據(jù)進(jìn)行水體范圍提取。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第6頁二、modis影像下載在這個(gè)網(wǎng)站上下載影像/data/search.html利用Modis影像提取水體步驟專家講座第7頁時(shí)間選擇dataandtimerange行列號(hào)為28V6利用Modis影像提取水體步驟專家講座第8頁文件名MOD09A1.A001.h08v05.005.012234657.hdfMOD09A1–產(chǎn)品縮寫.A001–數(shù)據(jù)取得時(shí)間(A-YYYYDDD).h08v05–分片標(biāo)示(水平XX，垂直YY).005–數(shù)據(jù)集版本號(hào).012234567–產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間(YYYYDDDHHMMSS).hdf–數(shù)據(jù)格式(HDF-EOS)利用Modis影像提取水體步驟專家講座第9頁三、MRT安裝做遙感應(yīng)用或研究經(jīng)常會(huì)用到MODIS數(shù)據(jù)，而MRT是一個(gè)針對(duì)MODIS數(shù)據(jù)處理工具。它能夠幫助用戶把MODIS影像(Level-2G，Level-3，andLevel-4landdataproducts)重新投影到更為標(biāo)準(zhǔn)地圖投影，而且能夠選擇影像中空間子集（spatialsubsetting）和波段子集（spectralsubsetting）進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換。軟件輸出格式為rawbinary，GeoTIFF（這兩種數(shù)據(jù)格式為大多數(shù)軟件所支持）和HDF-EOS，而且能夠在各種系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)行，包含：SunSolarisworkstations，SGIIRIXworkstations，Linux和MicrosoftWindows。MRT能夠經(jīng)過命令行或在MRT圖形用戶界面（GUI）上進(jìn)行運(yùn)行，關(guān)鍵部分便是對(duì)影像重采樣和鑲嵌。MRT下載；美國NASA網(wǎng)站上提供了MRT下載(/datatools.asp)，而且還提供了安裝文檔。也能夠在/landdaac/tools/mrtswath/index.asp網(wǎng)站上下載，但需要先注冊(cè)，下載下來文件在10M左右。MRT安裝；第一步：首先要明確計(jì)算機(jī)上是否安裝有java虛擬機(jī)。能夠在計(jì)算機(jī)上搜索：java.exe，假如沒有話能夠到j(luò)ava官方網(wǎng)站上去下載(/)；第二步：運(yùn)行MRT安裝目錄中安裝文件install.bat，會(huì)彈出一個(gè)DOS窗口，依據(jù)提醒內(nèi)容進(jìn)行安裝；利用Modis影像提取水體步驟專家講座第10頁利用Modis影像提取水體步驟專家講座第11頁利用Modis影像提取水體步驟專家講座第12頁利用Modis影像提取水體步驟專家講座第13頁四、mrt使用1、找到mrt使用界面利用Modis影像提取水體步驟專家講座第14頁1、mrt參數(shù)設(shè)置對(duì)文件輸入輸出和波段選擇部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（1）OpenInputFile選擇你要處理hdf文件，將要要轉(zhuǎn)投影全部文件都加載進(jìn)來（2）SelectedBands選擇需要波段。（3）SpecifyOutputFile輸入最終結(jié)果文件名。一定要記得定義后綴，有三種能夠選擇：.hdr/.hdf/.tif。如輸入文件名“T241_LAI.tif”，OutputFileType就自動(dòng)變成GEOTIF。（4）ResamplingType有三種能夠選擇：Bilinear/NearestNeighbor（最鄰近法直接將與某像元位置最鄰近像元值作為該像元新值。該方法優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，處理速度快，且不會(huì)改變?cè)紪鸥裰?，但該種方法最大會(huì)產(chǎn)生半個(gè)像元大小位移。適合用于表示分類或某種專題離散數(shù)據(jù)，如土地利用，植被類型等。）/CubicConvolution原理上最好重采樣方法是CubicConvolution，不過因?yàn)閷?shí)際需要大多使用NearestNeighbor。（5）OutputProjectionType這部分是用來選擇重投影類型，在EditProjectionParameters里面設(shè)置參數(shù)。參數(shù)設(shè)置必須慎重。因?yàn)镸ODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品多為HDF格式，投影為SINUDOIDAL，該投影不符合我們?nèi)粘?shù)據(jù)處理模式，因?yàn)樾枰D(zhuǎn)換成慣用投影。普通來說，對(duì)于全國范圍以下區(qū)域，我們常使用UTM投影、Datum選擇WGS84，UTMZone選擇研究區(qū)域所在帶，如鄱陽湖重投影參數(shù)能夠設(shè)置為UTMWGS8450N。2、保留此*.prm文件利用Modis影像提取水體步驟專家講座第15頁五、mrt對(duì)影像進(jìn)行批處理必須將mrt.bat、*.prm、與要處理影像放在同一個(gè)文件夾下，將代碼寫好，雙擊即可運(yùn)行。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第16頁六、利用NDVI提取水體原理1、植被指數(shù)：利用衛(wèi)星不一樣波段探測(cè)數(shù)據(jù)組合而成，能反應(yīng)植物生長情況指數(shù)。植物葉面在可見光紅光波段有很強(qiáng)吸收特征，在近紅外波段有很強(qiáng)反射特征，這是植被遙感監(jiān)測(cè)利用衛(wèi)星不一樣波段探測(cè)數(shù)據(jù)組合而成，能反應(yīng)植物生長情況指數(shù)。RVI比值植被指數(shù)RVI=NIR/R，或兩個(gè)波段反射率比值。1）．綠色健康植被覆蓋地域RVI遠(yuǎn)大于1，而無植被覆蓋地面（裸土、人工建筑、水體、植被枯死或嚴(yán)重蟲害）RVI在1附近。植被RVI通常大于2；2）．RVI是綠色植物靈敏指示參數(shù)，與LAI、葉干生物量(DM)、葉綠素含量相關(guān)性高，可用于檢測(cè)和估算植物生物量3）．植被覆蓋度影響RVI，當(dāng)植被覆蓋度較高時(shí)，RVI對(duì)植被十分敏感；當(dāng)植被覆蓋度<50%時(shí)，這種敏感性顯著降低；4）．RVI受大氣條件影響，大氣效應(yīng)大大降低對(duì)植被檢測(cè)靈敏度，所以在計(jì)算前需要進(jìn)行大氣校正，或用反射率計(jì)算RVI。GVI綠度植被指數(shù)k-t變換后表示綠度分量。1）．經(jīng)過k-t變換使植被與土壤光譜特征分離。植被生長過程光譜圖形呈所謂"穗帽"狀，而土壤光譜組成一條土壤亮度線，土壤含水量、有機(jī)質(zhì)含量、粒度大小、礦物成份、表面粗糙度等特征光譜改變沿土壤亮度線方向產(chǎn)生。2）．kt變換后得到第一個(gè)分量表示土壤亮度，第二個(gè)分量表示綠度，第三個(gè)分量隨傳感器不一樣而表示不一樣含義。如，MSS第三個(gè)分量表示黃度，沒有確定意義；TM第三個(gè)分量表示濕度。3）．第一二分量集中了>95%信息，這兩個(gè)分量組成二位圖能夠很好地反應(yīng)出植被和土壤光譜特征差異。4)．GVI是各波段輻射亮度值加權(quán)和，而輻射亮度是大氣輻射、太陽輻射、環(huán)境輻射綜合結(jié)果，所以GVI受外界條件影響大。DVIEVI差值環(huán)境植被指數(shù)DVI=NIR-R，或兩個(gè)波段反射率計(jì)算。1)．對(duì)土壤背景改變極為敏感小結(jié)：上述幾個(gè)VI均受土壤背景影響大。植被非完全覆蓋時(shí)，土壤背景影響較大利用Modis影像提取水體步驟專家講座第17頁植被指數(shù)(NDVI)是檢測(cè)植被生長狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等。NDVI能反應(yīng)出植物冠層背景影響，如土壤、潮濕地面、雪、枯葉、粗超度等，且與植被覆蓋相關(guān)。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第18頁2、植被、水體、土壤光譜分析對(duì)目標(biāo)區(qū)域三大類地物光譜進(jìn)行分析，在2波段和5波段上，植被亮度值均顯著大于水體，陸地亮度值雖也大于水體，但幅度趨??；在7波段上，陸地亮度值最大，其次為植被，水體亮度值最??；6波段亮度值類似于7通道，水體亮度值最??；在1通道上水體亮度值大于植被亮度值。在用通道7、2、1合成假彩色合成圖（RGB）上，水體普通展現(xiàn)藍(lán)色或深藍(lán)色，植被覆蓋區(qū)呈綠色，陸地（裸地和城鎮(zhèn)居民區(qū)）呈黃白色。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第19頁3、MODIS數(shù)據(jù)第1波段是紅光區(qū),第2波段是近紅外區(qū)。在波段2波長范圍內(nèi),植被反射率顯著高于水體反射率;而在波段1波長范圍內(nèi),水體反射率高于植被反射率。為了增強(qiáng)水陸反差,并降低衛(wèi)星遙感影像受太陽高度角和傳感器視角及大氣情況影響,選取歸一化植被指數(shù)NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex)來進(jìn)行處理。NDVI=（CH2-CH1）/（CH2+CH1）式中,CH1為MODIS數(shù)據(jù)第1波段地表反射率;CH2為MODIS數(shù)據(jù)第2波段地表反射率。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第20頁4、在NDVI圖像中,水體NDVI值很低,為負(fù)值,而植被、土壤則較高。所以,能夠設(shè)置恰當(dāng)閾值來構(gòu)建區(qū)分水體和植被、土壤判別條件。提取出水體后,就能夠統(tǒng)計(jì)水面像元數(shù),再將像元數(shù)乘以每個(gè)像元所覆蓋實(shí)際面積(像元面積為0.0625km2),即可得到水體面積。而鄱陽湖湖區(qū)植被豐富，尤其是夏季水草眾多，水體NDVI值會(huì)受影響。所以選取閾值時(shí)需要依據(jù)同時(shí)段tm影像與modis原影像或者有必要時(shí)要與谷歌地球影像做對(duì)比，來確定提取水體閾值。利用Modis影像提取水體步驟專家講座第21頁七、影像合成1、使用envi工具layerstacking2、或者使用IDL編寫代碼對(duì)影像進(jìn)行合成利用Modis影像提取水體步驟專家講座第22頁八、影像裁剪1、能夠經(jīng)過在envi里使用掩膜方式2、采取IDL編寫代碼對(duì)其進(jìn)行批處理利用Modis影像提取水體步驟專家講座第23頁九、計(jì)算NDVI1、可使用envitransform對(duì)影像進(jìn)行NDVI計(jì)算2、影像較多可在idl里