数据格式说明

MODIS 二级图像产品技术说明书

（版本号：V1.1）

东海预报中心陈钊

一、MODIS仪器、平台及其技术性能介绍

简要介绍

MODIS是Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer（中等分辨率光谱成像仪）的缩写。该仪器是拥有36个可见光和红外通道的卫星遥感仪器，主要用于地球环境观察、搭载于美国国家航空航天局发射的EOS系列卫星上。为了支持全世界科学界对地球环境的研究，EOS系列卫星通过X波段下行数据链路向全世界公开免费广播MODIS观测数据。

接近于MODIS的其它卫星遥感仪器有欧洲空间局EviSat卫星上的MERIS 仪器，我国在“神舟-3”飞船上实验的CMODIS，和“风云-3A”卫星上搭载的MERIS。

卫星平台

搭载MODIS的目前有2颗卫星，EOS-AM,EOS-PM

EOS-AM又名Terra,拉丁文意为大地，1999年12月18日发射升空，采用太阳同步轨道（SSO）,设计为“上午星”，周期约100分钟,对于地球上同一地方每天可提供2次成像，星下点地方时约为昼间10时30分、夜间22时10分。

Terra卫星在轨道运行的艺术想象图

EOS-PM又名Aqua，拉丁文意为“水”，2002年5月4日发射，轨道特性与Terra基本相同，但设计为“下午星”，星下点地方时约为昼间14时，夜间1时40分。

Aqua 卫星在测试厂房中照片（太阳能翼处于折叠状态）

技术性能

MODIS仪器的36个波段特性表如下：

表１：反射性波段（RSB）

表２热辐射性波段（TEB）

上述各通道中，1、2通道的星下点空间分辨率为250米。3、4、5、6、7通道的星下点空间分辨率为500米。其余各个通道的星下点空间分辨率约为1千米。

二、东海预报中心的MODIS数据接收和处理

2.1 数据接收

东海预报中心通过星地通卫星数据广播接收站接收Terra、Aqua卫星的MODIS数据。

卫星数据广播接收站并不直接接收Terra、Aqua卫星的数据，卫星数据由中国气象局的大型地面站接收，可较好的保证接收数据的质量。地面站接收后，又将数据通过“亚洲四号”通信卫星广播分发。东海预报中心作为用户站，接收亚洲四号卫星下发的L0级数据产品，包括Terra、Aqua下发的PDS主数据文件，两颗卫星的TLE两行轨道参数文件。Aqua卫星的应用程序标记（APID）=957的PDS文件，用于生成Aqua的接收站卫星高度角和历元参数。

根据2008年的实际情况，“星地通”系统下发的MODIS接收站有：北京站、广州站、新疆喀什站、海洋局密云站、海洋局三亚站。出于海洋系统应用特点，东海预报中心一般不接收新疆喀什站的MODIS数据。

2.2 数据处理

自2007年2月以来，东海预报中心采用美国NASA公开提供的开放源代码处理软件SeaDas 5.0作为MODIS数据的处理平台。该软件的服务网址位于：/

SeaDas 5.0主要用于处理海洋水色产品，其中各级数据产品的定义如下：

表3 MODIS各级产品定义

定位制作为L1A级产品（后缀为L1A_LAC和GEO），L1A级产品经过辐射率或者反射率定标制作为L1B级产品。根据L1B级产品，应用各种算法，继续制作得到到L2级产品。

2008年中，东海预报中心遥感室决定于6月起取消了气溶胶产品的制作，转而制作总悬浮物浓度反演产品。12月10日起，又对投影方式进行了调整。转换为采用投影格式2（后详）。

2.3 二级应用产品的规格和适用范围

SeaDas软件中默认的海温产品算法：

关于海温产品的算法、精度、适用范围请见档案中另一份文件《MODIS遥感反演SST对比测试和分析技术报告》

2008年12月，对昼间海表面温度处理新增加了利用近红外波段反射率的滤云算法，以减轻卷云对反演海表面温度

SeaDas软件中默认的叶绿素产品算法：

首先计算x = log10( Rrs[blue wl] / Rrs[green wl] )

然后，叶绿素a 浓度（毫克/立方米）为：

Chlor_a = 10^( a0 + a1*x + a2*x^2 + a3*x^3 + a4*x^4 )。

对于SeaDas 5.0的MODIS默认叶绿素算法，以上公式中其参数配置如下表：name sensor blue wl green wl a0 a1 a2 a3 a4

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OC3M MODIS 443>488 551 0.2830,-2.7530,1.4570,0.6590,-1.4030

上述与所有波长的单位都是nm,所有与波长有关的量都是遥感反射率(sr^-1) 443>488代表着若Rrs443 > Rrs 388时，用Rrs443-Rrs488,否则，置为无效数据。

SeaDas 软件中默认的869nm气溶胶光学厚度算法。

定义：气溶胶是直径在0.001到100微米之间的大气悬浮固体或液体物质。气溶胶可能是烟尘或者水滴，并且既可能是人类活动引起的，也可能是自然原因导致出现的。该算法反演的结果是，气溶胶对869nm的近红外辐射的比吸收率。即absorb/distance , 即相当于辐射每通过一米距离所衰减的百分率。

根据气溶胶的光学厚度，并假设气溶胶吸收绝大部分是低层大气贡献的，可以根据朗伯定律计算海面能见度。

Tau869算法的细节是内置在SeaDas5.0系统中，可能是基于大洋清洁水体在近红外光反射率近似为0的假设上。具体的算法实现细节内含在程序代码中，尚没有被技术文档披露公开。

总悬浮物浓度反演算法

关于海温产品的算法、精度、适用范围请见档案中另一份文件《一种基于SeaDAS软件的海水悬浮物浓度遥感产品实现》