专题基于MODIS数据的气溶胶遥感监测专题培训课件
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• 名词解释 ：气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能 作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各 种化学循环，是大气的重要组成部分。雾、烟、霾、轻雾（霭）、
微尘和烟雾等，都是天然的或人为原因造成的大气气溶胶。
• 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。
– 选择卫星天顶角，卫星方位角，太阳天顶角，太阳方位角 – 重采样到和反射率一致的分辨率
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
– Toolbox/Geometric Correction/Georeference by Sensor/Georeference MODIS
3.2 角度数据集的几何校正
Fra Baidu bibliotek• 用校正发射率得到的GCP控制点来校正角度数据集
– 打开角度数据集： File-> Open As ->Generic Formats -> HDF，
研究区域
• 北京市 • 数据：
MOD021KM.A2012156.0255.005.2012156094454.hdf
• MODIS数据下载地址：
http://ladsweb.nascom.nasa.gov/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。
处理流程
进入专题
• 数据： “205-专题：基于MODIS数据的气溶胶
遥感监测”
气溶胶反演
合成后处理
波段合成和裁剪
几何校正
辐射校正
3.1几何校正
几何校正包括：发射率数据集、反射率数据集、 角度数据集的几何校正。
3.1 MODIS 1B级数据的几何校正
• ENVI下对MODIS数据的几何校正的工具
• 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。
• 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。
• 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。
3.5 气溶胶反演
专题总结
• 本专题使用MODIS 1B数据，基于ENVI 5.2实现了气溶 胶的光学厚度空间分布的反演。
• 学会用ENVI工具：
– MODIS 1B数据的几何校正 – 角度数据集的几何校正 – 波段合成 – 扩展工具的使用
3.4 合成后处理
• 角度数据单位处理
– HDF中的角度数据是扩大了100倍 – /Band Ratio/Band Math，输入公式b1*0.01；
3,5 气溶胶反演
• 气溶胶反演的原理，关键步骤就是用暗像元法反演地表 的真实反射率，以及用查找表进行气溶胶浓度的查找
• 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 HOME\Program Files\Exelis\ENVI52\extensions 文件 夹下
3.3 波段合成和裁剪
• 反射率和发射率的合成与研究区裁剪 • 角度数据的合成与研究区裁剪
– /Raster Management/Layer Stacking – Import->Spatial Subset
3.4 合成后处理
云检测工具
modis_cloud.sav文件放在ENVI 5.2安装目录下HOME\Program Files\Exelis\ENVI52\extensions文件夹下
205-专题：基于MODIS数据的气溶胶 遥感监测
1、专题背景
专题背景
• 现在，雾霾天气频繁，严重危害着人们的身心健康，雾霾中的雾是 空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统对人身体没有危害， 霾 是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等非水成物组成 的气溶胶系统是对人体有严重危害的。
专题背景
微尘和烟雾等，都是天然的或人为原因造成的大气气溶胶。
• 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。
– 选择卫星天顶角，卫星方位角，太阳天顶角，太阳方位角 – 重采样到和反射率一致的分辨率
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
– Toolbox/Geometric Correction/Georeference by Sensor/Georeference MODIS
3.2 角度数据集的几何校正
Fra Baidu bibliotek• 用校正发射率得到的GCP控制点来校正角度数据集
– 打开角度数据集： File-> Open As ->Generic Formats -> HDF，
研究区域
• 北京市 • 数据：
MOD021KM.A2012156.0255.005.2012156094454.hdf
• MODIS数据下载地址：
http://ladsweb.nascom.nasa.gov/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。
处理流程
进入专题
• 数据： “205-专题：基于MODIS数据的气溶胶
遥感监测”
气溶胶反演
合成后处理
波段合成和裁剪
几何校正
辐射校正
3.1几何校正
几何校正包括：发射率数据集、反射率数据集、 角度数据集的几何校正。
3.1 MODIS 1B级数据的几何校正
• ENVI下对MODIS数据的几何校正的工具
• 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。
• 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。
• 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。
3.5 气溶胶反演
专题总结
• 本专题使用MODIS 1B数据，基于ENVI 5.2实现了气溶 胶的光学厚度空间分布的反演。
• 学会用ENVI工具：
– MODIS 1B数据的几何校正 – 角度数据集的几何校正 – 波段合成 – 扩展工具的使用
3.4 合成后处理
• 角度数据单位处理
– HDF中的角度数据是扩大了100倍 – /Band Ratio/Band Math，输入公式b1*0.01；
3,5 气溶胶反演
• 气溶胶反演的原理，关键步骤就是用暗像元法反演地表 的真实反射率，以及用查找表进行气溶胶浓度的查找
• 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 HOME\Program Files\Exelis\ENVI52\extensions 文件 夹下
3.3 波段合成和裁剪
• 反射率和发射率的合成与研究区裁剪 • 角度数据的合成与研究区裁剪
– /Raster Management/Layer Stacking – Import->Spatial Subset
3.4 合成后处理
云检测工具
modis_cloud.sav文件放在ENVI 5.2安装目录下HOME\Program Files\Exelis\ENVI52\extensions文件夹下
205-专题：基于MODIS数据的气溶胶 遥感监测
1、专题背景
专题背景
• 现在，雾霾天气频繁，严重危害着人们的身心健康，雾霾中的雾是 空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统对人身体没有危害， 霾 是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等非水成物组成 的气溶胶系统是对人体有严重危害的。
专题背景