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MODIS二级图像产品技术说明书（版本号：V1.1）东海预报中心陈钊文档版本掌握表日期版本号责任人2008-7-18V1.0陈钊2009-2-25V1.1陈钊-、MODIS仪器、平台及其技术性能介绍简要介绍MODIS 是 Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer （中等辨别率光谱成像仪）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看、搭载于美国我国航空航天局放射的EOS系列卫星上。为了支持全世界科学界对地球环境的讨论，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，我们我国在“神舟3”飞船上试验的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-PMEOS-AM又名Terra,拉丁文意为大地，1999年12月18日放射升空，采纳太阳同步轨道（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供应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日放射，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）Primary UseBandBandwidthSpectralRadiance"RequiredSNR-Land/Cloud/AerosolsBoundaries1620 - 67021.81282841 - 87624.7201Land/Cloud/AerosolsProperties3459 - 47935.32434545 - 56529.022851230- 12505.47461628- 16527.327572105-21551.0110Ocean Color/Phytoplankton/Biogeochemistry8405 -42044.9880943 -44841.983810483 -49332.180211526 - 53627.975412546 - 55621.075013662 - 6729.591014673 - 6838.7108715743 -75310.258616862 - 8776.2516AtmosphericWater Vapor17890 - 92010.016718931 - 9413.65719915-96515.0250表2 热辐射性波段（TEB）BandCW(m)T_Ltyp (K)NEdT (K)(spec)NEdT (K)Terra (A-I)NEdT(K)Terra (B)NEdT(K)Terra (A-II)NEdT(K)Aqua (B)203.753000.050.030.030.020.02213.963350.200.150.160.140213.963000.070.020.030.030.02234.053000.070.020.020.020.02244.472500.250.130.130.130.11254522750.250.050.050.050.04276.722400.250.100.110.090.10287332500.250.050.050.050.05298.553000.050.020.030.020.02309.732500.250.110.150.100.073111.033000.050.030.030.020.023212.023000.050.040.040.040.033313342600.250.130.130.120.083413.642500.250.230.250.260.123513.942400.250.230.220.220.153614.242200.350.430.430.430.23Table 1: MODIS thermal emissive bands (TEB) key specifications, On-orbit NEdT of Terra MODIS in threeoperational confieu rations and current NEdT of Aqua MODIS (middle detectors)上述各通道中，1、2通道的星下点空间辨别率为250米。3、4、5、6、7通道的星下点空间辨别率为500米。其余各个通道的星下点空间辨别率约为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。依据2022年的实际状况，“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，东海预报中心采纳美国NASA公开供应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各级产品定义级别名称/代号定义数据来源和处理方式例产品0 级 /L0原始文件星地通系统接收PDS文件，含各个通道有扫描开头/结束时间。星上扫描线像素的仪器DN值1A 级L1A (GEO)系统几何订正产品LO->L1A,0级产品经轨道计算后，分别各个通道，对于各通道，进行计算，确定扫描像素对应的地理坐标，产生GEO定位文件。L1A文件，GEO文件1B 级/L1B辐射校正L1A->L1B各通道DN值经过辐射定标、太阳高度角和卫星天顶角订正，大气传输模型订正，成为物理量。RSB通道的离水辐射产品Lw0TEB通道的黑体辐射亮温产品Tbb2 级/L2遥感反射率产品和应用产品L1B->L2遥感反射率产品是对离水辐射归一化后的结果。应用产品基于遥感反射率产品，通过海洋水色算法后供应。nLw488、nLw551,nLw667离水辐射。SST海表面温度Chlor-a叶绿素浓度3 级/L3空间或时间平均产品多个L2产品;L3空间平均产品使用不同轨的卫星资料来对云盖资料空白区做平均处理。时间平均资料对每一像素上的资料做时间平均，例如，制作月度平均海温三日平均合成滤云海温产品、周平均叶绿素产品。东海预报中心的一般处理流程为：L（） （PDS）产品经过波段分别和地理导航定位制作为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。依据L1B级产品，应用各种算法，连续制作得到到L2级产品。2022年中，东海预报中心遥感室打算于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。转换为采纳投影格式2 （后详）。2.3 二级应用产品的规格和适用范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2022年12月，对昼间海表面温度处理新增加了采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 = log 10( Rrsblue wl / Rrsgreen wl)然后，叶绿素a浓度(毫克/立方米)为：Chlor_a = 10( a + al*x + a2*x2 + a3*x3 ÷ a4*x4 )o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 a al a2 a3 a4OC3M MODIS 443>488 551 0.2830,-2.7530,1.4570,0.6590,-1.4030上述与全部波长的单位都是nm,全部与波长有关的量都是遥感反射率（sr八-1）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，也可能是自然缘由导致消失的。该算法反演的结果是，气溶胶对869nm的近红外辐射的比汲取率。即absorb/distance ,即相当于辐射每通过一米距离所衰减的百分率。依据气溶胶的光学厚度，并假设气溶胶汲取绝大部分是低层大气贡献的，可以依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。详细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三、二级产品存档图像的格式每年，SeaDas的二级图像数据存档在一套光盘上光盘树形名目结构如下表光盘根名
