MODIS L1B数据预处理流程

一、数据读取

二、辐射定标

由于MODIS数据精度高,其L1B产品将MODIS探测得到的数据信号按一定比例缩放为16位整数(S1)保存,同时用SDS属性保存两套缩放比(kscales)和截距参数(xoffsets)。根据这两套参数即可算出反射率和辐射率产品。

反射率定标公式:

大模型数据预处理 架构 modis数据预处理_缩放


辐射率定标公式:

大模型数据预处理 架构 modis数据预处理_几何校正_02

大模型数据预处理 架构 modis数据预处理_大模型数据预处理 架构_03


三、太阳天顶角校正

卫星探测过程中,由于探测点的太阳高度不同会造成测量值随太阳高度增大而增大,形成偏差。因此,需要将不同太阳高度角下的探测数据换算成相当于太阳处于天顶时的数据。四、亮温计算

亮温是指辐射出与观测物体相等辐射能量的黑体温度,辐射定标后,太阳反射波段1、2、3、6、7、8、26定标后为发射率,热辐射波段29、31、32定标后辐射亮度(热辐射强度),辐射亮度转换成亮温的公式为:

大模型数据预处理 架构 modis数据预处理_数据_04


大模型数据预处理 架构 modis数据预处理_python_05


五、几何校正

由于MODIS探测器对地球观测的视野几何特性、地球表面的曲率、地形起伏和探测器运动中的抖动等因素的共同影响使影像产生几何畸变,几何校正就是为了纠正影像中由系统及非系统性因素引起的变形,并将影像数据转换到标准的地理空间中,使影像具有空间属性。

1、Bow-tie(蝴蝶结)处理

MODIS 1B数据存在多种几何畸变,其中数据相邻扫描带之间的错位和重叠现象(即“蝴蝶结”效应)是其最严重的系统畸变之一。该现象随着观测角度的增大而愈加严重。计算表明,在视角为24°时,条带之间重叠度为10%时,条带两端的重叠度可达到50%。因此针对MODIS MYD021KM数据需要进行去除其影像中扫描条带错位现象,即Bow-tie处理。

2、几何校正

(1)影像地理校正:由于MODIS数据本身带有详细的经纬度波段信息,这种地理信息以波段的形式存储,每个像素所记录的数值对应的是图像数据中某个像元的经度或纬度数据。因此,使图像中每个像元对应一个经纬度坐标值,根据坐标值将此像元对应到标准地理空间位置上,从而达到校正目的。

(2)重采样:MODIS数据中经纬度数据大小与图像数据大小不等,因此在进行几何校正前需进行重采样。

六、图像拼接
将区域内多幅图像进行拼接,确定一幅参考图像作为输出拼接图像的基础,利用直方图均衡、色彩平滑等使接边尽量一致。

七、图像裁剪
将研究外的区域去处

文中公式来源:周靖斐, 周汝良, 李绍辉, 等. MODIS L1B数据的辐射定标及太阳天顶角订正研究[J]. 西南林学院学报, 2010(3):77-81.