利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下
MODIS数据介绍
1、MODIS 1B数据下载L1B数据下载地址：中，MOD03数据是用于对1KM,QKM,HKM数据进行几何纠正所用。
别忘记下载。
其中，日期类型为：月/日/年时:分:秒其中，网页中显示的时间为UTC时间，换算为北京时间为：UTC时间=北京时间-8小时。
因此，要获得1月16日的数据则范围为：01/15/2003/16:00:00~01/16/2003/ 16:00:00 在‘spatial selection’ 选项中选择“latitude/longtitude”,按经纬度形式选择影像范围。
点击’search’查到需要的数据：勾选需要的数据，点击‘order files now’，输入你接收信息的邮箱，点’order’开始订购该数据。
(如果要搜索多天数据，可以选‘add files to shopping cart’继续搜索其他日期的数据。
所订购数据的存放位置信息：点击‘Data->Track Orders ’可以查看所有已订购的数据的状态。
如果’state’显示‘avalable’即可开始下载。
使用FTP 下载软件下载如FTPCUTE，首先新建站点：ftp:username: anonymous点击‘连接’。
则在右边的框中会显示所有数据，找到自己数据所在的文件夹，并拖到左边的框中，开始下载数据。
OK！知所下载文件名的modis09~17数据可以从FTP上下载：ftp:/ tarra的数如果遇到能查到数据但是下载不了的情况，也可以在FTP中直接查找来下载。
这样做的好处是能查看数据的覆盖区域。
假如：MOD11A1.A2008288.h28v06.005.2008290030125.hdfH26V05,就从里面的文件夹里选出来下载就可以了。
一般使用FTP下载工具下载。
3、常用的MODIS软件：常用的MODIS查看软件还有：a、MODIS explorer（推荐使用）其下载地以方便查看HDF格式的MODIS元数据或信息。
操作-大气校正,辐射定标,气溶胶反演
基于RS\GIS监测洪灾变化上机操作实例基本原理：①大气校正遥感图像在获取过程中，受到大气吸收与散射、传感器定标、地形等因素的影响，且会随时间的不同而有所差异。
利用多时相遥感图像的光谱信息检测地物变化的重要前提是要消除不变地物的辐射值差异。
大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，大多数情况下，大气校正是反演地物真实反射率的过程。
目前可以进行大气校正的模块有很多种，如最早的MODTRAN 4+，6S (Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)，ACORN，ATREM，在ERDAS IMAGINE 8.7上的模块ATCOR，以及ENVI上的模块FLAASH（基于MODTRAN）。
FLAASH可对LANDSAT，SPOT，A VHRR，ASTER，MODIS，MERIS，AATSR，IRS等多光谱、高光谱数据、航空影像及自定义格式的高光谱影像进行快速大气校正分析。
下面的大气纠正步骤，都是基于FLAASH进行的。
②辐射定标当我们拿到一幅原始影像，先要进行辐射定标，目的是把图像上的DN（Digital Number）值转为辐亮度或者是反射率。
辐射定标的结果可以是表观辐亮度（L），也可以是表观反射率（ρ）。
计算表观辐亮度（L）的公式为：Radiance=（（Lmax-Lmin）/（Qcalmax-Qcalmin）*（Qcal-Qcalmin）+Lmin ①其中：Radiance 是表观辐亮度，注意单位是W/m2·sr·μm；Qcal为像元DN 值（也就是影像数据本身）；Qcalmax为传感器处最大辐亮度值所对应的DN值，一般为255；Qcalmin 为传感器处最大辐亮度值所对应的DN值，一般为0；Lmax 和Lmin是从参数表中查询，Lmin为光谱辐亮度的最小值，单位同L；Lmax为光谱辐亮度的最大值，单位同L。
暗像元法反演气溶胶原理
暗像元法反演气溶胶原理
暗像元法反演气溶胶原理
气溶胶是指微观粒子悬浮在大气中的细小液滴、固体粒子和它们的复合体。
这些微粒子对空气质量和天气的影响非常显著，因此对气溶胶的研究显得至关重要。
暗像元法（DARK）是一种用于实现气溶胶的光学探测的技术，其反演原理是基于独特的光学散射过程。
暗像元法反演气溶胶原理主要分为以下几个步骤：
1.制备样品
首先需要制备一个模拟真实大气环境的样品，以获得粒子分布情况。
样品制备的方法是根据实际大气中的分布数据来确定颗粒物的类型、大小和浓度，然后通过特定的技术手段将颗粒物分散到空气中。
2.测量样品的散射和透射特性
使用适当的仪器对样品进行测量，包括反射、散射、透射和吸收四个方向。
这些被测量的数据需要计算出本底散射信号，用于后续的暗像元法反演计算。
3.计算暗像元
暗像元法的独特之处在于它可以利用散射和透射信号的比值（R/T）来计算出暗像元。
暗像元指的是样品中一个离散物质的散射和透射的比值。
要计算暗像元，需要对样品中多个离散物质进行测量，并对信号
进行处理。
最终，计算出的暗像元将作为反演算法的输入参数。
4.反演大小和浓度
利用计算得到的暗像元和经验模型推算气溶胶的大小和浓度。
反演结果有两种形式：一种是把结果以图像的形式呈现出来，另一种是将结果以数值的形式输出。
反演的结果将有助于分析气溶胶的来源、成分和分布。
暗像元法反演气溶胶原理是基于光学散射计算的，并且具有高精度、非侵入性和实时性等优点，已逐渐成为研究气溶胶的主要手段之一。
中国区域MODIS陆上气溶胶光学厚度产品检验
摘 要
以我国 MODIS 共享网站积累的 MODIS L1B 数据和美国威斯康辛大学提供的 IMA PP 软件包气溶胶产品软 件为基础 ,经过产品运行本地化改进处理 ,在国家卫星气象中心建立了气溶胶产品业务化生成和发布机制 。为支 持气溶胶遥感产品算法改进以及潜在用户对产品的合理应用 ,给出对国家卫星气象中心运行的 MODIS 气溶胶遥 感产品质量检验分析结果 。利用 2005 年 1 月 —2007 年 5 月 A ERON ET 地基气溶胶监测网的 L2. 0 级气溶胶光学 厚度产品作为真值 ,用它匹配 MODIS 陆上气溶胶光学厚度产品开展检验 。检验结果表明 : 以卫星过境前后30 min 地基观测时间平均值匹配地基站点位置 10 km 半径范围内的卫星反演结果空间平均值开展检验 ,总体样本的气溶 胶光学厚度均方根误差约为 0. 25 ;满足产品误差要求 ( ±0. 05 ±0. 20τ) 的样本占总样本数的 44 % ;气溶胶光学厚度 反演结果精度具有季节和地域差异 ,干季 (秋 、冬 、春) 的气溶胶光学厚度误差较小 ,而雨季气溶胶光学厚度误差较 大 ,云是雨季气溶胶光学厚度反演结果误差较大的主要影响因素 。 关键词 : MODIS ; 气溶胶光学厚度 ; 误差检验 ; 数据共享
2 期 李晓静等 :中国区域 MODIS 陆上气溶胶光学厚度产品检验 1 49
0. 02 ,足以作为真值用于检验卫星反演的 AO T 值
(C4 版 MOD IS 产 品 不 确 定 性 要 求 是 ±0. 05 ±
0. 20τ) 。
本文分析选择的 A ERON E T 数据为完成云检
为了支持对气溶胶遥感产品算法的改进以及产 品潜在用户对本产品的合理应用 ,本文给出对国家 卫星气象中心运行的 MODIS 气溶胶遥感产品开展 质量检验的分析结果 。利用 2005 年 1 月 —2007 年 5 月 A ERON E T 地基气溶胶监测网的 L2. 0 级气溶 胶光学厚度产品匹配 MODIS 气溶胶光学厚度产品 开展检验 , 主要检验陆上气溶胶算法生成的 466 , 550 ,658 nm 陆上气溶胶光学厚度 。
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下反演气溶胶的流程主要包括以下几个步骤：1.数据预处理在反演之前，需要对MODIS的L1B数据进行预处理。
预处理的主要目标是去除地表反射和大气效应，从而得到大气透过度（transmittance）的估计。
首先，需要获取MODIS的L1B数据，包括红外和可见光的辐射数据。
然后，根据MODIS的观测参数和大气传输模型，去除地表反射和大气效应，得到大气透过度的估计。
2.运用反演算法根据获取的大气透过度的估计，通过合适的反演算法来计算气溶胶的光学厚度（optical depth）。
常用的反演算法包括逐像元反演、多角度反演和辐射传输模型反演等。
逐像元反演主要利用可见光波段的数据，根据大气散射和吸收的光谱特征，计算气溶胶的光学厚度。
多角度反演利用不同方向的观测数据，根据气溶胶在不同观测角度下的散射特征，计算气溶胶的光学厚度。
辐射传输模型反演是模拟辐射传输过程，通过与实测数据的比较，调整模型参数，最终得到气溶胶的光学厚度。
3.雾化比例得到气溶胶的光学厚度后，还需要计算气溶胶的雾化比例（aerosol fraction）。
雾化比例描述了气溶胶的粒径和分布情况。
雾化比例可以通过计算不同波段的辐射比值来获得。
对于非球形粒子的气溶胶，雾化比例通常与气溶胶光学厚度呈负相关。
4.结果验证最后，需要对反演结果进行验证。
验证的方法包括与地面测量数据的比较、与其他遥感数据的对比以及利用气象模型进行验证等。
与地面测量数据的比较可以评估反演结果的准确性。
与其他遥感数据的对比可以验证反演结果与其他参数的关系。
利用气象模型进行验证可以评估反演结果的适用性和稳定性。
总结起来，利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程主要包括数据预处理、反演算法应用、雾化比例计算和结果验证。
这一流程可以提供气溶胶的空间分布、光学性质等重要信息，为气溶胶的研究和应用提供支持。
envi实习报告共3篇
envi实习报告共3篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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205-应用专题：基于MODIS数据的气溶胶遥感监测
基于遥感的气溶胶监测
• MODIS 传感器观测具有免费获取、范围大、重访周期高等特点。它拥有36 个光谱通道, 覆盖可见光、近红外和热红外谱段, 在大气监测和气溶胶反演方 面具有广泛的应用。
应用专题五：基于MODIS数据的气溶胶遥感监测
几个概念
• 气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系，它们参与大气中各种化学循环， 是大气的重要组成部分。同时，气溶胶还具有显著的环境效应，直径<2.5um （PM2.5）的气溶胶颗粒对可见光有消光作用；直径<10um(PM10)的气溶胶 严重危害人类健康。
• 气溶胶反演算法采用经典的暗像元法（DDV）也叫浓密植被法，因此对于冬季反 演的气溶胶效果不理想。
• 气溶胶反演的查找表是利用IDL调用6S辐射模型得到的，采用的是一般的参数， 因此3-9月期间都可以用这一个查找表进行气溶胶反演，也可以自己制定查找表。
查找表构建
• /Extensions/Modis Aerosel Retrieval/Build Modis Aerosol Lookup Table
反射率数据集 波段裁剪
反射率数据几何校正 矢量 裁剪
气溶胶反演 反演结果
几何定位数据 构建GLT
查找表构建工具 查找表源自气溶胶反演• /Extensions/Modis Aerosol Retrieval/Modis Aerosol Retrieval Using Lookup Table
气溶胶反演结果
气溶胶反演流程
角度数据集 角度数据合成
量纲转换
MODIS简介
2011-4-149ຫໍສະໝຸດ 2.1 海洋气溶胶光学厚度
在无云和非耀斑区分别反演7 在无云和非耀斑区分别反演 个波长处的气 溶胶光学厚度。反演算法以查找表方法为基 溶胶光学厚度。 础: 1)根据气溶胶类型和地表参数计算辐射传输 根据气溶胶类型和地表参数计算辐射传输 2)将观测的光谱辐射与查找表中事先计算的辐 将观测的光谱辐射与查找表中事先计算的辐 射值对比，以最小二乘法得到最佳拟和， 射值对比，以最小二乘法得到最佳拟和，确 定出气溶胶光学厚度。 定出气溶胶光学厚度。
2011-4-14
空间分辨率 L2: L3: L2: L3: L2: L3: L2: L3: 10km× 10km×10km 0.5°×0.5° °×0.5 0.5°×0.5° 1km× 1km×1km 0.5°×0.5° °×0.5 0.5°×0.5° 5km× 5km×5 km 0.5°×0.5° °×0.5 0.5°×0.5° 5km× 5km×5 km 0.5°×0.5° °×0.5 0.5°×0.5°
3
时间分辨率 L2: L3: L2: L3: L2: L3: L2: L3: daily 8 day daily 8 day daily 8 day daily 8 day
2004-4-20 02:55GMT 气溶胶光学厚度与大气可降水量 文件名定义： 1-5: MODIS产品代号, 7-8：产品等级；11-17:年，DOY；19-22：时间GMT 24-26：扫描时间；28-42：数据产品生产时间
(李霞，等2007)
2011-4-14
17
Correlations between AOD and hourly PM2.5 readings (Engel-Cox et al., 2004)
气溶胶定量遥感反演的方法
气溶胶定量遥感反演的方法气溶胶定量遥感反演技术是通过遥感卫星获取的气溶胶光学特性数据，结合气象和大气光学模型，利用数学方法反演出大气中气溶胶的浓度、粒径分布和透明度等信息的一种方法。
下面将详细介绍几种常用的气溶胶定量遥感反演方法。
1.基于比值法的反演方法：比值法是通过计算多个波段之间的比值来反演气溶胶光学厚度或光学透明度。
比值法的基本原理是假设大气的气溶胶光学特性在不同波段之间具有一定的关联性，通过计算不同波段之间的比值，可以消除大气气溶胶光学特性之间的差异，得到气溶胶的浓度信息。
比较常用的比值法有Blue-SWIR方法、Blue-Red方法和Red-NIR方法等。
2.基于反射率统计关系的反演方法：反射率统计关系是指大气底层和表面反射率之间的统计关系，基于这种关系可以反演出气溶胶的浓度和粒径分布。
该方法需要利用地表特征的反射率数据，通过建立气象和辐射传输模型，以及利用大量的地表反射率样本来建立反射率统计关系，从而反演出气溶胶的光学厚度和粒径分布。
3.基于颜色指数的反演方法：颜色指数是指在可见光和近红外波段之间的光谱变化指标，通过计算颜色指数可以反演出气溶胶的浓度和类型。
常见的颜色指数有NDVI（归一化植被指数）、SAVI（改进型土地覆盖指数）和EVI（增强型植被指数）等。
通过分析不同颜色指数之间的关系，可以反演出气溶胶的浓度和种类。
4.基于光谱反演和逆向传输模型的反演方法：光谱反演和逆向传输模型是指通过建立大气辐射传输模型，将遥感获取的多光谱数据与模型模拟的光谱进行比较，通过调整气溶胶的光学参数反演出气溶胶的浓度和透明度。
该方法需要利用气象和大气光学模型对大气辐射传输过程进行建模，然后通过数值计算的方法，反演出气溶胶的光学特性。
总的来说，气溶胶定量遥感反演方法有很多种，每种方法都有其适用的条件和限制。
不同的方法结合以及综合应用可以提高反演结果的准确性和可靠性，从而更好地满足对气溶胶浓度、粒径分布和透明度等信息的需求。
MODIS气溶胶光学厚度反演的西安市颗粒物浓度研究
MODIS气溶胶光学厚度反演的西安市颗粒物浓度研究郑俊;杨志强;张凯南;高旺旺【摘要】利用Terra卫星携带的传感器MODIS卫星遥感数据,基于暗像元法反演具有1 km分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)产品,并进行精度对比验证工作.再利用ECMCF分析资料中的边界层厚度和相对湿度分别进行垂直订正和湿度订正,建立MODIS气溶胶光学厚度与地面颗粒物浓度间的关系模型.实验选取陕西省西安市为研究区域,获取西安地区2017年气溶胶分布图及AOD与颗粒物浓度的关系模型.结果表明:MOD02反演结果与NASA提供的MOD04气溶胶产品具有很高的一致性,相关系数达到0.88,具有非常显著的相关性;MODIS光学厚度与地面PM2.5、PM10浓度的直接相关性较差,经过湿度订正与垂直订正后得到的相关性进一步提高,相关系数达到0.71、0.62,可用于估算地面颗粒物浓度并监测区域环境空气质量.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2018(027)012【总页数】6页(P19-23,30)【关键词】MODIS;大气颗粒物浓度;垂直订正;暗像元反演;湿度订正;气溶胶光学厚度【作者】郑俊;杨志强;张凯南;高旺旺【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院 ,陕西西安 710054;长安大学地质工程与测绘学院 ,陕西西安 710054;长安大学地质工程与测绘学院 ,陕西西安710054;长安大学地质工程与测绘学院 ,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】P228大气气溶胶是指大气中的固体和液体微粒与气体载体共同组成的多相体系，大气气溶胶可以影响地球的辐射收支平衡和温室气体的浓度和分布，同时气溶胶的大量存在会严重污染大气质量进而影响人类健康[1-2]。
气溶胶作为大气辐射和大气光学中的重要物理量，一定程度上表征了整层大气中颗粒物的浓度和光学特性。
流行病学研究表明，PM10或PM2.5浓度(空气动力学直径分别小于10 μm或2.5 μm)与公共疾病、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率密切相关，PM浓度已成为衡量大气污染程度的重要指标，受到世界各国环保、卫生、科学等行政管理部门的重视。
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下：该方案中的数据和算法介绍：1、MODIS数据是采用的MODIS L1B 1KM数据。
应严格按照说明进行操作，例如数据是1km的，数据的合成是反射率在上，发射率在下等，下面将详细介绍各个步骤。
2、这是在ENVI 5.0下做的北京市气溶胶反演，具体包括MODIS影像（HDF）的辐射校正、几何校正、云检测、气溶胶反演。
3、气溶胶反演算法采用经典的暗像元法（DDV）也叫浓密植被法，因此对于冬季反演的气溶胶效果不好。
4、气溶胶反演的查找表是利用IDL调用6S辐射模型得到的，采用的是一般的参数，因此3-9月期间都可以用这一个查找表进行气溶胶反演，也可以自己制定查找表。
5、七纬查找表，从左向右，依次为太阳天顶角，卫星天顶角，相对方位角，P0、T、 S（辐射传输方程参数），最后一列为气溶胶光学厚度（AOD）6.感兴趣的可以提供用到的modis云检测工具和气溶胶反演工具以及详细的pdf文档。
MODIS数据下载地址：/data/search.html一、MODIS影像的辐射校正在ENVI 5.0中打开MODIS影像的HDF文件就已经做了辐射校正，打开HDF文件的方法是File->Open As->EOS->MODIS,打开后在数据列表中可以看到三个文件，第一个是发射率Emissive（band20-band36），第二个是辐射率Radiance（band1-band26）,第三个是反射率Reflectance（band1-band26），如图1所示。
图1 ENVI5.0打开HDF文件二、几何校正2.1发射率文件的几何校正（1）Georeference MODIS工具ENVI5.0下有对特定传感器进行几何校正的工具，其中就有专门针对MODIS数据的几何校正，如图2 Georeference MODIS工具的位置。
图2 Georeference MODIS工具的位置（2）选择发射率文件双击Georeference MODIS工具，打开输入MODIS数据对话框，选中发射率文件，点击OK，如图3所示。
ENVI遥感图像处理-基于MODIS数据的气溶胶遥感监测
卫星遥感手段以其时效性高、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速 大面积监测气溶胶情况成为可能。MODIS是先进的多光谱遥感传感 器，具有36个观测通道，覆盖了当前主要遥感卫星的主要观测数据。
研究区域
• 北京市 • 数据：
✓ MOD021KM.A2012156.0255.005.2012156094454.hdf
3.2 角度数据集的几何校正
利用GCP点对图像的校正工具：
✓ Toolbox/Geometric Correction/Registration/Warp from GCPs: Image to Map Registration
3.3 角度数据单位换算和研究区裁剪
HDF中的角度数据是扩大了100倍的，所以在进行气溶胶反演 之前要将角度合成数据乘以0.01。利用Band Math实现，并 同时将研究区裁剪出来
参考文献：
本 专 题 利 用 IDL 编 写 的 气 溶 胶 反 演 的 扩 展 工 具 modis_aerosol_inversion.sav ， 将 该 文 件 放 到…:\Program Files\Harris\ENVI54\extensions文件夹 下
3.5 气溶胶反演结果
专题总结
• MODIS数据下载地址：
✓ /data/search.html
处理流程介绍
MODIS数据是采用的MODIS L1B 1KM数据。应严格按照说明进行 操作，例如数据是1km的，数据的合成是反射率在上，发射率在下 等。
ENVI下做的北京市气溶胶反演，具体包括MODIS影像（HDF）的辐 射校正、几何校正、云检测、气溶胶反演。
Correction/Georeference
气溶胶反演
气溶胶反演气溶胶反演方法利用环境小卫星多光谱数据反演：方法一：1. 利用SPSS计算出大气光学厚度与大气参数（ρ（大气的路径辐射项等效反射率）、S（大气下界的半球反射率）、T(μs )T(μv)(大气上行下行透过率)）的对应关系，据此建立查找表，然后利用多波段数据进行地气解耦，得到大气光学厚度。
2. 构建查询表利用6S模型构建气溶胶光学厚度查询表，输入参数为：太阳天顶角，气溶胶模式，550nm波长处气溶胶光学厚度的等级，查找表计算的波段（第一和第三波段），海拔高度。
3. 数据预处理（1）重采样，为了加快运算速度和提高信噪比；（2）辐射定标，将图像的DN值转化为表观反射率。
4. 结果反演根据获得的表观反射率计算出NDVI（用于识别暗目标），利用获得的太阳高度角对查找表进行插值，得到要计算波段的不同大气光学厚度下的大气参数：ρ0、S、T(μs)T(μv)。
5. 图像平滑与成图输出在获得大气光学厚度后，对结果图像进行平滑处理，达到内插部分非暗目标点的监测值并抑制异常点的目的，采用9×9像元的距离加权平均的滤波方法进行；将结果导入ArcMap中，进行叠加矢量图，分等定级以及添加图名图例等操作，制成专题图。
方法二：1.对要反演气溶胶光学厚度的卫星图像惊醒地理和辐射率校正2.然后用MODTRAN模型模拟生成τ（气溶胶光学厚度）和ρ（地表反射率）的查找表3.接着判断卫星观测到的地表像元反射率Lobs与MODTRAN模拟的大气总辐射Ltotal是否相等。
4.如果不等，就改变ρ，再用MODTRAN重新计算Ltotal，再判断是否相等。
5.如果相等，则根据ρ和τ的关系曲线，由反演出的地表反射率ρmap，计算到气溶胶光学厚度分布τmap。
利用环境小卫星高光谱数据反演：方法：1.选择用于反演的波段2.假设利用某种气溶胶模式条件下，计算红波段和近红外波段表观反射率，不考虑临近效应影响。
大气散射在可见—近红外波段影响是比较大的，在可见波段影响最大，其次是近红外波段，在中波红外接近于零，因此，在利用近红外波段反演气溶胶光学特性之前，可以在清洁大气的假设下利用6S或者MODTRAN辐射传输模型进行大气校正。
实验报告_云的提取和气溶胶反演
实验二云的提取和气溶胶反演实验报告一、实验目的（4分）1.云的提取实验目的：掌握遥感图像中云的提取方法。
2. 气溶胶反演实验目的：了解大气气溶胶的组成，理解气溶胶反演的方法和流程。
二、实验数据和内容（6分）1.云的提取实验数据和内容：实验数据：2001年7月26日的Landsat 5，119/38图像。
实验内容：①几何精校正，本实验下载时图像已经做过几何精校正；②运用波段计算工具进行处理，即可得到薄云和厚云的二值图像。
2. 气溶胶反演实验数据和内容：实验数据：北京地区2012年6月4日的MODIS L1B 1KM数据、北京市矢量图、北京地区2012年6月4日的MODIS气溶胶产品。
实验内容：①MODIS影像的辐射校正；②MODIS影像的几何校正，包括发射率的几何校正、反射率的几何校正和角度数据集的几何校正；③波段合成与裁剪，包括反射率和发射率的合成与裁剪，角度数据集的合成与裁剪；④合成后处理，包括云检测和角度数据波段计算；⑤气溶胶反演；⑥反演结果分析。
三、实验方案（40）1.云的提取实验（主要步骤及截图，10分）（1）薄云的提取在ENVI中用basic tools->band math处理，输入表达式“（b6/b1）lt 1”，即可得到薄云的二值图像，利用该图像对原图像进行掩膜即可提取原图像中的薄云。
运算工具界面薄云二值图（2）厚云的提取在ENVI中用basic tools->band math处理，输入表达式“（b5/b6）gt 1.5”，即可得到厚云的二值图像，利用该图像对原图像进行掩膜即可提取原图像中的厚云。
波段计算厚云二值图（3）图像掩膜在ENVI中用Masking->Apply Mask处理，选择相应的波段和掩膜所使用的薄云和厚云的二值图，操作过程以其中一个波段为例进行演示，其他波段以相同的方式进行处理。
选择提取图像选择掩膜图像2. 气溶胶反演（主要步骤及截图，30分）一、发射率的几何校正（1）在ENVI中用Geometric Correction->Georeference by Sensor-> GeoreferenceMODIS处理（2）打开输入MODIS数据对话框，选择发射率作为输入文件，点击OK，如下图所示。
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下
利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下：该方案中的数据和算法介绍：1、MODIS数据是采用的MODIS L1B 1KM数据。
应严格按照说明进行操作，例如数据是1km的，数据的合成是反射率在上，发射率在下等，下面将详细介绍各个步骤。
2、这是在ENVI 5.0下做的北京市气溶胶反演，具体包括MODIS影像（HDF）的辐射校正、几何校正、云检测、气溶胶反演。
3、气溶胶反演算法采用经典的暗像元法（DDV）也叫浓密植被法，因此对于冬季反演的气溶胶效果不好。
4、气溶胶反演的查找表是利用IDL调用6S辐射模型得到的，采用的是一般的参数，因此3-9月期间都可以用这一个查找表进行气溶胶反演，也可以自己制定查找表。
5、七纬查找表，从左向右，依次为太阳天顶角，卫星天顶角，相对方位角，P0、T、S （辐射传输方程参数），最后一列为气溶胶光学厚度（AOD）6.感兴趣的可以提供用到的modis云检测工具和气溶胶反演工具以及详细的pdf文档。
MODIS数据下载地址：/data/search.html一、MODIS影像的辐射校正在ENVI 5.0中打开MODIS影像的HDF文件就已经做了辐射校正，打开HDF文件的方法是File->Open As->EOS->MODIS,打开后在数据列表中可以看到三个文件，第一个是发射率Emissive（band20-band36），第二个是辐射率Radiance（band1-band26）,第三个是反射率Reflectance（band1-band26），如图1所示。
图1 ENVI5.0打开HDF文件二、几何校正2.1发射率文件的几何校正（1）Georeference MODIS工具ENVI5.0下有对特定传感器进行几何校正的工具，其中就有专门针对MODIS数据的几何校正，如图2 Georeference MODIS工具的位置。
图2 Georeference MODIS工具的位置（2）选择发射率文件双击Georeference MODIS工具，打开输入MODIS数据对话框，选中发射率文件，点击OK，如图3所示。
MODIS遥感数据产品处理流程与大气数据获取
MOD IS遥感数据产品处理流程与大气数据获取刘忠①,凌峰①,张秋文②(①华中科技大学数字流域工程中心遥感与空间信息科学研究所,湖北武汉430074;②东京大学空间信息科学研究中心,日本东京)摘要:MODIS是美国NASA的ESE计划中最重要的传感器。
它具有36个通道,空间分辨率为250～1000m,是新一代的图谱合一的遥感仪器。
它的数据在地球长期观测、地球环境监测、自然灾害监测方面具有广泛的应用前景和重大意义。
本文首先对EOS计划和MODIS仪器的特性进行概述,然后对MODIS的数据产品进行了介绍,再以大气为主,描述了MODIS原始数据到0级数据、1级、2级及更高级产品的处理流程和算法。
重点介绍了由0级数据到2级数据的处理过程和IMAPP及其处理结果,并简要的把IMAPP的处理过程与DAAC的进行对比,最后对IMAPP的大气产品进行了详细说明。
关键词:MODIS;IMAPP;DAAC;大气产品中图分类号:P237.3 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2005)78-0052-061 引 言地球观测系统EOS(Earth Observing System)是ESE计划(Earth Science Enterprise)的核心。
EOS包括一系列卫星、自然科学知识组成和一个数据系统,支持一系列极地轨道和低倾角卫星对地球的陆地表面、生物圈、大气和海洋进行长期观测。
该计划将提供至少18年的地表连续观测,为系统地研究地球提供科学的数据。
该计划要解决的科学问题包括地球辐射收支,温室气体的来源与沉降,云和气溶胶对气候的影响,海洋科学研究,土地利用变化,火山、火灾监测。
其主要任务是对地球及其大气的主要状态参数进行高精度量测,同时开始长期监测人类活动对环境的影响。
EOS的目标是检测地球当前的状况,监测人类活动对地球和大气的影响,预测短期气候异常、季节性乃至年际气候变化,改进灾害预测,长期监测气候与全球变化。
星地协同观测气溶胶反演方法
星地协同观测气溶胶反演方法嘿，咱今儿就来说说这星地协同观测气溶胶反演方法。
你说这气溶胶啊，就好像空气中的小调皮鬼，看不见摸不着，但又实实在在地影响着我们的生活呢！那啥是星地协同观测呢？就好比是天上有双“大眼睛”，地上也有好多双“小眼睛”，它们一起合作，来把这些气溶胶给抓住，搞清楚它们到底是啥样儿的。
你想想看啊，卫星在高高的天上，能大范围地观测，就像个超级大侦探，一下子能看到很大一片区域的情况。
而地面上的观测呢，就更细致啦，能把一些细节都给捕捉到。
这两者一结合，那可真是威力无穷呀！那怎么个反演法呢？哎呀，这就像是解一个神秘的谜题。
我们通过卫星和地面观测到的各种数据，然后用一些巧妙的方法和算法，去推断出气溶胶的各种特性。
这可不是随随便便就能做到的，得有专业的知识和技术才行呢！就好像你要找一个藏起来的宝贝，你得根据各种线索一点点去推断它可能在的地方。
这星地协同观测气溶胶反演方法也是这样，要从那些复杂的数据中找出气溶胶的秘密。
说起来简单，做起来可不容易呢！这需要科学家们花费大量的时间和精力去研究、去探索。
他们要处理海量的数据，要不断改进算法，就为了能让我们更清楚地了解气溶胶。
咱再打个比方，这就像是一场艰难的战斗，科学家们就是勇敢的战士，他们拿着数据和算法这些武器，去和那些看不见的气溶胶敌人战斗。
他们努力让我们的天空更干净，让我们的生活更美好。
你说这星地协同观测气溶胶反演方法是不是很神奇？它能让我们看到那些平时注意不到的东西，能帮助我们更好地保护环境，保护我们自己。
所以啊，我们可得好好感谢那些科学家们，是他们的努力让我们的世界变得更美好呀！这就是星地协同观测气溶胶反演方法，一个既神秘又重要的东西。
它就像是一把钥匙，能打开我们对大气奥秘的了解之门。
咱可得好好珍惜这把钥匙，让它为我们的生活带来更多的好处和便利呀！你说是不是呢？。
简介MODIS提供的AOD数据
EOS卫星
TERRA
AQUA
发射时间
1999年12月18日
2002年5月4日
运载火箭
ATLAS IIAS
DELTA CLASS
轨道高度
太阳同步，705公里 太阳同步，705公里
轨道周期
98.8分钟
98.8分钟
过境时间
上午10：30
下午1:30
地面重复周期
16天
16天
重量
5190公斤
2934公斤
展开前体积 3.5米*3.5米*6.8米 2.68米*2.49米*6.49米
接收站获取
20
MODIS产品处理流程
21
MODIS 1B 数据“蝴蝶结”现象
lMODIS 图像在其扫描线宽度方向由扫描条带组成，条带宽度为10（1 000 米分辨率）、20（500 米分辨率）和40 个象素（250米分辨 率）， 所以地球的球面特性会导致扫描带两端产生数据的重叠现象，将 扫描带组 成遥感图像后即形成所谓的“蝴蝶结”效应（bowtie 现象）。
44种标定产品
大气产品
陆地产品
冰雪产品
海洋产品
18
大气产品——云顶气压
19
MODIS数据的获取
① 通过MODIS数据接收地面站 直接获取。
国家MODIS 共享平台设计了四 个不同地理位置数据汇集系统， 包括：北京、乌鲁木齐、拉萨和 三亚。
② 通过计算机网络获取 网址为
③ 通过建立通讯卫星数据广播
暗像元法主要根据植被指数（NDVI）或短波红外通道 （2.13μm和3.8μm） 观测值进行暗像元识别，在依据一定的关系假定这些暗像元在可见光红蓝通 道的地表反射率，以此来反演气溶胶光学厚度。
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利用MODIS的L1B数据反演气溶胶的流程如下：该方案中的数据和算法介绍：1、MODIS数据是采用的MODIS L1B 1KM数据。
应严格按照说明进行操作，例如数据是1km的，数据的合成是反射率在上，发射率在下等，下面将详细介绍各个步骤。
2、这是在ENVI 5.0下做的北京市气溶胶反演，具体包括MODIS影像（HDF）的辐射校正、几何校正、云检测、气溶胶反演。
3、气溶胶反演算法采用经典的暗像元法（DDV）也叫浓密植被法，因此对于冬季反演的气溶胶效果不好。
4、气溶胶反演的查找表是利用IDL调用6S辐射模型得到的，采用的是一般的参数，因此3-9月期间都可以用这一个查找表进行气溶胶反演，也可以自己制定查找表。
5、七纬查找表，从左向右，依次为太阳天顶角，卫星天顶角，相对方位角，P0、T、 S （辐射传输方程参数），最后一列为气溶胶光学厚度（AOD）6.感兴趣的可以提供用到的modis云检测工具和气溶胶反演工具以及详细的pdf文档。
MODIS数据下载地址：/data/search.html一、MODIS影像的辐射校正在ENVI 5.0中打开MODIS影像的HDF文件就已经做了辐射校正，打开HDF文件的方法是File->Open As->EOS->MODIS,打开后在数据列表中可以看到三个文件，第一个是发射率Emissive（band20-band36），第二个是辐射率Radiance（band1-band26）,第三个是反射率Reflectance（band1-band26），如图1所示。
图1 ENVI5.0打开HDF文件二、几何校正2.1发射率文件的几何校正（1）Georeference MODIS工具ENVI5.0下有对特定传感器进行几何校正的工具，其中就有专门针对MODIS数据的几何校正，如图2 Georeference MODIS工具的位置。
图2 Georeference MODIS工具的位置（2）选择发射率文件双击Georeference MODIS工具，打开输入MODIS数据对话框，选中发射率文件，点击OK，如图3所示。
图3 输入发射率文件（3）Georeference MODIS 参数设置Georeference MODIS Parameters对话框中，选择投影信息见图4，其中要注意保持GCP 控制点以及对MODIS影像做双眼皮去除，然后点击OK。
图4 MODIS几何校正参数设置（4）发射率几何校正参数设置Registration Parameters对话框中，注意分辨率是1000（默认）选择保持路径点击OK 即可。
图5 保存几何校正文件（5）几何校正方法建立GCP控制点图6，最后开始进行几何校正和双眼皮去除注意几何校正方法为Triangulation见图7。
图6 建立GCP控制点图7 进行几何校正（6）发射率几何校正结果图8 发射率几何校正结果2.2反射率文件的几何校正（1）Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具发射率文件几何校正之后，可以利用导出的GCP控制点来校正其他文件。
在工具箱中找到Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具，如图9所示该工具的位置。
图9 Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具（2）选择GCP控制点文件双击Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具后打开选择GCP控制点对话框，选择之前保持的GCP控制点文件，如图10。
图10 选择GCP控制点文件（3）Image to Map投影设置接着打开Image to Map Registration 对话框，调整参数如图，注意更改分辨率为1000，然后点击OK，如图11。
图11 参数调整（4）选择待校正影像，调整几何校正方法选择待校正的反射率文件图12。
打开Registration Parameters对话框参数设置如图，注意更改几何校正方法为Triangulation和重采样方法Bilinear，这样才能与之前的发射率校正结果相匹配，如图13。
图12 选择反射率文件图13 调整几何校正参数（5）反射率几何校正进度和结果然后进行几何校正如图14，反射率几何校正结果如图15.图14 进行几何校正图15 反射率几何校正结果（6）反射率校正结果与发射率校正结果对比ENVI 5.0中提供了更多的图像间的对比查看，可以点击Views菜单选择创建多个视图，然后进行link查看，也可以将两个图像添加进一个视图利用影像查看功能查看，改功能包括四个，一般在工具条上。
下面我们就以Portal来查看几何校正效果。
将反射率和发射率的第一波段添加进内容列表，然后点击工具条上的Portal按钮即可建立一个新图层。
效果图如图16，从图上可以看出两个图像几何校正之后完全重合。
说明该方法可行。
图16 Portal两个几何校正图像2.3角度数据集的几何校正该教程数据采用的是MODIS L1B 1KM数据，其中包括了角度信息，但是角度数据集的行列号与科学数据集的行列号不同，因此如果想用校正发射率的GCP控制点来校正角度数据集必须在校正角度数据集之前进行重采样到行列号为1354 ,2030。
（1）打开角度数据集角度数据集的打开不能和科学数据集一样直接打开，打开路径为File -> Open As ->Generic Formats -> HDF,点击后选择HDF文件，接着弹出HDF数据集选择对话框。
选择四个角度数据集，这四个角度数据集分别为：卫星天顶角，卫星方位角，太阳天顶角，太阳方位角，如图17。
图17 选择角度数据集（2）查看角度数据集选择之后可以再Data Manager窗口中看到打开的数据集图18,如果打开的角度数据集显示的是科学数据集，这是由于ENVI 5.0下建立金字塔之后产生.ecp文件，删除和HDF同名的.ecp文件即可。
可以右击查看元数据中的auxiliary URL。
图18 打开的角度数据集（3）重采样工具从图18中可以看到，角度数据集的行列数是271*406的，而发射率的行列数是1354*2030的，因此要用之前的GCP文件来校正角度数据集必须重采样。
重采样工具Resize Data的位置如图19所示。
图19 Resize Data工具（4）选择重采样的角度数据双击Resize Data工具，打开输入重采样数据的对话框，选择其中一个角度数据，点击OK，如图20所示。
图20 选择重采样角度数据（5）重采样参数设置在重采样参数设置窗口中，设置X Y的采样比例：X=4.9963 Y=5 点击Enter，即可采样到1354*2030，选择重采样方法为Blinear，将采样结果暂时保存到内存即可，如图21所示。
依次将四个角度数据进行重采样之后就可以进行几何校正了。
图21 重采样参数设（6）角度数据集几何校正角度数据的几何校正和发射率的几何校正是一样的，根据校正发射率产生的GCP控制点，利用Wrap from GCPs：Image to Map Registration工具进行校正。
三、波段合成和裁剪波段合成工具的位置如图22.图22 Layer Satacking工具3.1反射率和发射率的合成（1）Layer Satacking工具在ENVI5.0下打开之前校正好的反射率文件和发射率文件，利用Layer Stacking工具进行合成，双击Layer Satacking工具，打开参数设置窗口。
如图23所示。
图23 合成窗口参数设置（2）空间裁剪点击Import File…选择几何校正后的反射率文件和发射率文件，然后利用北京市的行政范围来裁剪，如图24所示。
图24 选择反射率和发射率文件并选择裁剪文件（3）调整合成文件的顺序点击Recorder File调整顺序，必须是反射率在上，发射率在下，如图25.图25 调整文件顺序（4）合成点击OK进行合成，合成进度见图26。
图26 合成进度3.2角度数据的合成角度数据的合成和反射率发射率的合成是一样的，只是要注意角度数据的合成时的顺序是卫星天顶角（Sensor Zenith）、卫星方位角（Sensor Azimuth）、太阳天顶角（Solar Zenith）、太阳方位角（Solar Zenith），顺序如图27所示，合成结果如图28所示。
图27 角度数据的顺序图28 角度合成结果四、合成后处理4.1云检测云检测工具是扩展工具，该工具实现对反射率和发射率的合成文件进行去云处理，将modis_cloud.sav文件放在ENVI 5.0安装目录下的Extensions文件夹下，重启ENVI即可看到modis_cloud工具。
（1）modis_cloud工具双击modis_cloud工具，选择几何校正结果，就是反射率和发射率合成裁剪后的结果，如图29所示。
图29 选择数据合成结果（2）保存云检测结果选择保存路径，保存云检测结果，如图30所示。
图30 云检测结果保存4.2角度数据HDF中的角度数据时扩大了100倍的，所以在进行气溶胶反演之前要将角度合成数据乘以0.01。
（1）band math工具在工具箱中找到band math工具，如图31所示。
图31 band math工具（2）角度数据波段运算双击打开band math工具后，写入公式b1*0.01,如图32所示。
图32 写入公式（3）选择角度合成文件图33 选择角度合成文件（4）保存角度数据处理结果五、气溶胶反演气溶胶反演工具（modis_aerosol_inversion.sav）也是扩展工具，放在ENVI5.0安装目录下的Extensions文件夹下重启ENVI即可。
5.1选择云检测结果图34 选择云检测结果5.2选择角度合成波段运算结果图35 选择角度合成结果5.3选择查找表文件查找表文件是个通用的文本文件，该查找表适合3-9月的MODIS影像。
图36 选择查找表文件5.4保存气溶胶反演结果图37 保存气溶胶反演结果5.5查看反演结果图38 北京市气溶胶反演结果。