基于 MODIS 数据的秸秆焚烧遥感监测

基于MODIS 数据的秸秆焚烧遥感监测

1 专题概述

每年夏收与秋收后，部分城市始终笼罩着浓浓的烟雾。这些烟雾不是来自重工业污染，也不是化工产品爆炸，而是来自秸秆焚烧。秸秆焚烧已经成为影响这些城市空气质量的重要因素，不仅如此，持续大雾还会使得重点城市的交通运输效率降低，甚至引发交通事故。秸秆焚烧严重影响大气环境质量，导致空气中总悬浮颗粒物数量明显升高，而焚烧产生的浓烟中含有大量的CO、CO2 等气体，这样的气体刺激呼吸道，对人体健康产生不良影响。

鉴于秸秆焚烧带来的种种危害，秸秆焚烧的监测已经引起了各级人民政府的高度关注，利用实时监测结果并依照相关法律法规对其即时制止是杜绝秸秆焚烧的首要手段。而传统的监测手段（如逐点人工排查）具有效率低、覆盖率低、成本高等缺点。

卫星遥感手段以其时效性、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速大面积监测焚烧情况成为可能。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。其中MOD14 热异常数据可供直接获取使用，能够探测比气象卫星更小更多的火点（面积50 平方米），是监测秸秆焚烧理想的数据源。

2 处理流程介绍

一、数据获取

MODIS 数据下载地址：/data/search.html。

（1）在网页中选择需要的数据源类型。其中，MOD03 数据是用于对1KM,QKM,HKM 数据进行几何纠正的。日期类型为：月/日/年时:分:秒，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。

（2）在“spatial selection” 选项中选择“latitude/longtitude”，按监测区域的经纬度选择图像范围。

（3）单击“search” 查到需要的数据，勾选需要的数据，单击“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。

（4）所订购数据的存放位置信息：单击“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。

（5）本专题所用数据如下所示（见“1-MODIS 数据”文件夹）：• “MCD12Q1.***”– 2009 年数十景土地覆盖数据，使用自带地理参考进行地理校正。用来提取农用地。• “MOD14.A2012163.0305.005.2012163094359.hdf”

–是UTC 时间3:05 从中国地区过境的热异常数据，用于提取焚烧火点。

• “MOD03.A2012163.0305.005.2012163094039.hdf”

–地理校正数据，可以对MOD14 数据进行地理校正。

二、处理流程

在获取到所用数据之后，便可以利用ENVI 进行秸秆焚烧点的遥感监测。主要分为以下几个步骤：

（1）火点提取：利用MOD03 地理校正数据建立GLT 文件，利用此GLT 文件对MOD14热异常数据进行地理校正。对校正结果进行火点的提取。GLT文件是什么？作用是什么？

（2）农用地提取：利用MCD12Q1 数据自带地理参考进行地理校正，然后将数十幅MCD12 数据进行镶嵌。利用镶嵌结果便可以提取农用地范围。

（3）结果输出：利用提取到的农用地和火点数据，进行叠加显示，获取秸秆焚烧点。输出结果可以在ArcMap 中进行进一步分析，并且可以制图输出和发布服务等操作。利用MODIS 的陆地产品提取秸秆焚烧火点的处理流程如下图所示：

3 详细处理流程

3.1 火点提取

第一步：MOD14 数据地理定位

MOD14 热异常数据的地理定位必须要用到MOD03 数据。下面分别打开MOD14 数据和MOD03 数据。

（1）打开“MOD14.A2012163.0305.005.2012163094359.hdf”

在ENVI 主界面中，选择File->Open As->EOS->MODIS，选择“1-MODIS 数据”文件夹内的MOD14 数据。

（2）打开MOD03.A2012163.0305.005.2012163094039.hdf

在ENVI 主界面中，选择File->Open As->Generic Formats->HDF4，选择“1-MODIS 数据”文件夹内的MOD03 数据，弹出如下对话框，选择Latitude 和Longitude 数据集，单击OK 即可。是不是有MOD01-MOD**？分别有什么特点？

（3）利用MOD03 构建GLT 地理查找表

在Toolbox 中，选择/Geometric Correction/Build GLT，弹出如下对话框。

“Input X Geometry Band”面板中选择Longitude 波段，单击OK。弹出的“Input Y Geometry Band”面板中选择Latitude 波段，单击OK。弹出投影参数设置面板，在输入和输出投影中均选择“Geographic Lat/Lon”。

单击“OK”，弹出GLT 参数设置面板。将“Output Rotation”设置为“0”，设置GLT 文件输出路径和文件名，单击“OK”，便开始创建GLT 文件。

（4）利用GLT 地理查找表对MOD14 数据进行地理定位。

在Toolbox 中，选择/Geometric Correction/Georeference from GLT，在弹出的对话框“Input Geometry Lookup File”中选择上一步生成的GLT 文件，单击“OK”。在弹出的“Input Data File”对话框中选择MOD14 文件，单击“OK”。在弹出的对话框设置输