MODIS的1B产品用户指南

MODIS的1B产品用户指南Version4.3.0(Terra)和Version4.3.1(Aqua)MODISLevel1BProductUser’sGuideForLevel1BVersion4.3.0(Terra)andVersion4.3.1(Aqua)MCSTDocument#PUB-01-U-0202-REVBMCSTInternalMemorandum#M1038PreparedbyMembersoftheMODISCharacterizationSupportTeamForNASA/GoddardSpaceFlightCenterGreenbelt,MD20771December1,20032003年12月1日1目录第一章、序论1．1MODIS1B软件系统与本用户指南的目的1．2MODIS1B数据的生产第二章、HDF-EOS数据格式简介2．1MODIS1B文件中采用的HDF数据对象：2.1.1.科学数据集（SDSs）；2.1.2.定长数据(Vdata)；2.1.3.文件(全局)属性。2．2从HDF到HDF-EOS的扩展：Swath结构第三章、MODIS1B地球视角数据产品3．1结构：文件分类3．2MODIS1BHDF-EOS地球产品的元数据3．3MODIS1B地球产品的科学数据3．4白天与夜间不同模式对产品的影响3．5地球视角数据量小结第四章、程序与查找表版本号在元数据字段上的表达4．1PGEVERSION元数据字段4．2ALGORITHMPACKAGEVERSION元数据字段第五章、地球视角数据产品科学数据集5．1术语含义5．2科学数据集中波段的排列顺序5．3产品文件中探测器的排列顺序5．4科学数据集：几个反射太阳波段的技术含义（物理意义）5.4.1用经过尺度转换的整型数（ScaledInteger，SI）表达dn**。5.4.2计算反射太阳波段的反射产品5.4.3计算反射太阳波段的辐射产品5.4.4反射太阳波段的单位和属性5.4.5由高分辨率到低分辨率的重采样5．5热辐射波段科学数据集的技术含义5.5.1把辐射值的尺度转换为16-bit整数型5.5.2热辐射波段科学数据单位和属性25.6数据质量保证：无效数据数值的标定5.7科学数据集的不确定性的表达第六章、星上定标文件结构第七章、缩写词第八章、属语表第九章、参考文献第十章、第十章、索引――――――――――――――――――――――――――――――――――――――附录：A．可以使用的HDF和HDF工具：（主要网址）A.1可用HDFA.2科学数据处理软件包（SDPToolkit）A.3HDF-EOSA.4可以读写、显示HDF－EOS文件的工具A.4.1HDF-EOS标准、工具、与信息中心A.4.2EOSVIEW软件A.4.3交互式数据语言(IDL)A.4.4其它工具（ResearchSystemsInc.公司）B．HDF－EOSSWATH结构举例C．反射太阳波段地球视角数据产品C.1在1B中计算dn**的算法C.2在1B中计算反射波段转换尺度和偏移（scalesandoffsets）的算法C.3在1B中计算辐射波段转换尺度和偏移（scalesandoffsets）的算法C.4从dn**中计算dn*3第1章简介1．11B级的软件系统和本用户指南的目的由MODIS数据标定和技术支持组（MCST）开发的1B级软件系统的目的，是为从事地球科学领域应用的MODIS科学组（MST）提供结果校准的MODIS数据。应用之一是从1B生成图象。图1-1是从MODIS网站图象库（）中下载的一幅MODIS图象。图1-1:美国五大湖区1km分辨率，2000年3月3日，RGB=1,4,3但是，1B产品没有直接包含如图1-1所示的图象，它们只包含校准的数据，可以用其它软件把1B数据转化为这样的图象。本文档是MODIS1B级产品用户指南。1B级产品的内容被1B级文件规范定义【8～10】。本指南的目的是给用户提供产品体系结构的基本理解—能够使用户解译和使用1B产品。指南假设用户具有MODIS仪器的结构和操作的基本知识【1~2】。与本指南配合使用的其它参考文件为：《MODIS1B数据字典》【5】，提供了1B级产品中单个数据项目的含义和起源的更多细节。1．21B级产品文件的生成在Terra和Aqua两颗卫星计划中，经过1A级、地理位置、1B级软件系统4生成的数据产品，归档在NASA空间飞行中心（GSFC）的分布式动态存档中心（GDAAC）。1A级处理程序，把2个小时的0级文件重新组织成一系列基本处理单元，及数据块（Granules），每个数据块包含大约5分钟的MODIS数据。因为MODIS镜面的一次扫描需要1.4771秒，所以在5分钟内1B级产品文件典型的有203次完全扫描，有时候完全扫描204次。每天5分钟集合的扫描文件有288个。地理位置代码计算地面单个象元的坐标，以及有关MODIS的太阳和月亮的位置信息。在GDAAC的操作中，1A级和地理位置代码使用产品生成程序（PGE01）。同时，它们将输入的MODIS数据放到1B级软件中。1B级软件系统由2个连续的过程组成，在操作环境PGE02执行。第一个过程，MOD-PR02是系统中主要的校准处理代码。该代码完成以下功能：（1）完成校正算法为所有已知的仪器问题，纠正原始的对地观测数据，并将校正过的数据转换成校正产品。算法由MODIS校正支持组（MCST）与MODIS科学组（MST）合作开发。（2）将校正过的科学数据组织成可视的swath，swath的结构可以与每个象元的地理位置参数直接相关。（3）完成原始的和校正过的数据质量保证测试。MOD-PR02一般输入3个1A级文件，在时间上连续，指定为“原来的”，“当前的”，和“随后的”。当前包含MODIS数据的集合通过程序的执行来校正。原来的和随后的集合提供邻接的MODIS数据的程序，因为校正算法需要穿过当前集合边界的数据。如果领头的或拖尾的集合由于数据或者其它原因丢失了，MOD-PR02将在当前集合内校正数据。MOD-PR02也相应于当前的1A级集合和校正参数文件输入位置文件。MOD-PR02输入原始信号，生成4个产品文件，时间范围与当前的1A级和地理位置集合相同。4个产品文件中的3个包含根据数据的空间分辨率组织的校正过的对地观测数据。第4个文件包含工程和校正数据。MOD-PR02的这4个产品是本用户指南的焦点。注释：本用户指南中，“1B级软件”指MOD-PR02程序。在1B级软件系统中的第二个过程，MOD-PR02QA，从MOD-PR02产生的对地观测文件中拷贝元数据，产生质量保证（QA）文件（ASCII格式）。这些QA文件支持MCST，开发成熟的QA算法，在本指南中将不再进一步考虑。1B级校正程序生成4个产品文件，MOD-PR02，表1。2。1中概述。表.1:1B级产品概要ECS名称MODIS/TerraMODIS/Aqua产品内容MOD02QKMMYD02QKM校正过的250米分辨率的对地观测数据MOD02HKMMYD02HKM校正过的500米分辨率的对地观测数据，包括被聚集的250米分辨率以500米分辨率显示的波段MOD021KMMYD021KM校正过的1公里分辨率的对地观测数据，包括被聚集的250米和500米分辨率以1公里分辨率显示的波段MOD02OBCMYD02OBC星上校正器（OBC）和工程数据3种对地观测产品以3种空间分辨率250米，500米，和1公里对外发布。5星上矫正器和工程数据文件包含太空星上测量值，黑体，辐射校正集合和太阳扩散体，另外的工程数据。这些文件的格式采用广泛使用的HDF格式。文件的体系结构利用分等级数据结构-对地观测系统（HDF-EOS）对HDF的扩展。HDF-EOS支持对地观测系统（EOS）数据的存档和储存的需要。对于通过EOS在的数据网关，从Goddard动态存档发布中心（GDAAC）已注册的用户，可以使用这些产品。第2章HDF-EOS数据格式介绍分等级的数据格式（HDF）是地球观测系统数据和信息系统（EOSDIS）核心系统（ECS）选择的标准数据存储格式。HDF由伊利诺斯州大学的美国国家超级计算应用中心（NCSA）开发和维护（）。EOSDIS定义了一种称为HDF-EOS的扩展，它为储存EOS数据和搜索服务建立了标准。熟悉HDF和HDF-EOS的人可以跳过此章。泛泛地说，HDF容许共享跨平台的自我描述文件。“自我描述”意味着一个数据集，例如一个多维的数字序列，有逻辑上与它相联系的额外的元数据，描述诸如矩阵的阶数，每维中的元素数，等等。跨平台访问文件的能力是强大的性能，容许人们能够读不同机器上生成的文件。例如，DECALPHA机器上的用户可以读一个在Silicon图形工作站上生成的HDF文件—它一般要考虑二进制文件的字节顺序。HDF的库函数考虑了这些细节。为了获得上面的性能，HDF借用了面向对象的程序设计法则。多维的排列、表和图象可存储在同一个文件中，并被作为离散的目标观看，而不只是连续的字节流。关于面向对象的编程和文件的物理布局的知识不是必需的，因为用户只是通过对HDF库的调用来访问这些目标。用户需要理解根据各种HDF和HDF-EOS数据对象类型理解被访问文件的内容。下一章描述这些数据对象类型。2．1在1B级文件中使用的HDF数据对象1B级使用以下的HDF支持的数据对象来存贮科学数据，校准数据和相关的元数据，它们描述了科学数据的范围和质量：2．1．1科学数据集（SDSs）这些对象包含多维排列，用于存储科学数据。1B级使用SDSs存储校准过的科学数据，它们的不确定性，部分质量保证数据。通过属性数据（可以被认为是“系”到SDS的数据）使SDSs能够自我描述。图2-1显示了一个SDS的成分。6NameDimensionsDataType(e.g.int16,float32)RequiredAttributesSDSARRAYOptionalAttributesUserdefinedattributesDimensionScalesPredefinedAttributesLabelsFillvalues,etc.••Figure错误！文档中没有指定样式的文字。-2:SchematicoftheRequiredandOptionalComponents(Attributes)ofanSDSTherequiredcomponentsareshownontheleftsideofthefigure,andtheoptionalcomponentsareshownontheright.图2-1：SDS必需的和可选的成分（属性）示意图下面列出的必须属性提供了容许HDF库识别SDS的昀小信息，将数据组织成具7有正确的维数和数据类型：（1）名称：定义SDS名字的字符串，具有唯一性。（2）数据类型：定义数据如何在排列中储存的数据类型（例如，32位的浮点数）。（3）维数：排列的维数或阶数。所有其它的属性是可选项，例如：（1）预定义的属性，包括但是没有限制到：。标记：为所有的维和数据。单元：为所有的维和数据。范围：指定数据集的昀大和昀小值。填充值：代表数据集中丢失了的数据。坐标系统：当解译或显示数据的时候使用（2）用户定义的属性：1B级采用了这个特征的优点来为校准过的产品定义专门的校准比例和偏移参数（这不同于预定义属性）（3）维数比例：当解译和显示数据时对于不同的维数所用的比例2．1．2固定长度数据（Vdata）8Vdata可以被认为是一个表，该表由固定长度字段的值组成的记录组成。所有的记录具有相同的结构，每个字段中所有的值具有相同的数据类型，数据库以相同的方式组织记录。1B级用vdata存储伴随扫描镜的每次旋转收集的元数据。图2-2给出了HDF定义的Vdata的成分的示意图。NameofVdataClasso