基于MODIS L1B数据反演气溶胶的方法流程

简介：
本研究详细介绍了利用MODIS Level 1B数据进行气溶胶反演的具体方法与步骤，为大气环境监测提供技术支持。 ### 利用MODIS L1B数据反演气溶胶的流程详解 #### 一、引言 MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）是一种多通道被动遥感仪器，安装在NASA的Terra和Aqua卫星上，用于获取地球表面及其大气层的数据。其中，MODIS L1B数据经过初步处理后包含地面反射率与大气发射率等信息，是进行多种地球科学研究的基础资料之一。本段落将详细阐述如何使用这些数据反演气溶胶的过程。 #### 二、数据与算法介绍 1. **MODIS数据**：研究中使用的为MODIS L1B1KM数据集，这类经过初步辐射定标和地理定位的数据仍需进一步处理以供科研之用。需要注意的是，在进行后续步骤时应考虑其空间分辨率（本例中的分辨率为1公里）。 2. **气溶胶反演环境**：本次研究在ENVI 5.0环境下完成，涵盖的主要操作包括MODIS影像的辐射校正、几何校正、云检测及气溶胶反演。ENVI是一款广泛应用于遥感领域的专业软件，能高效处理各种类型的数据。 3. **气溶胶反演算法**：采用经典暗像元法（Dark Dense Vegetation, 简称DDV），该方法假设地表某些区域在近红外波段几乎不反射太阳光。通过这些区域的数据推断出气溶胶的影响，但在冬季或缺乏浓密植被的地区效果可能较差。 4. **查找表**：反演过程使用了基于IDL语言调用6S辐射传输模型生成的查找表。此表格适用于一般情况下的3月至9月期间进行气溶胶反演，并可根据实际需求定制调整。 5. **七纬查找表结构**：该查找表由多个维度组成，从左至右分别为太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角及P0、T和S（辐射传输方程中的参数），最后一列是气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, 简称AOD)。 6. **工具资源**：实验中使用了MODIS云检测工具与气溶胶反演工具，并参考相关PDF文档进行操作指导。 #### 三、MODIS影像处理流程 1. **辐射校正**：在ENVI 5.0中打开MODIS HDF格式的数据时，默认已进行了辐射校正。具体步骤为选择File -> Open As -> EOS -> MODIS，随后会看到发射率Emissive（波段20-36）、辐射率Radiance（波段1-26）和反射率Reflectance（波段1-26）三个主要文件。 2. **几何校正** - 发射率文件的几何校正：使用ENVI提供的Georeference MODIS工具，设置投影信息，并进行“双眼皮”去除操作。 - 反射率文件的几何校正：利用发射率文件中导出的GCP控制点执行。 3. **云检测**：这是气溶胶反演前的关键步骤。通过从影像中识别并排除被云层覆盖区域，确保后续分析不受干扰。ENVI提供了多种算法供选择使用。 4. **气溶胶反演**：基于处理过的MODIS数据和DDV算法及查找表计算出气溶胶光学厚度值。 #### 四、总结 利用上述流程可以有效进行MODIS L1B数据的气溶胶反演工作。整个过程包括辐射校正、几何校正、云检测以及最终的气溶胶反演等步骤，而前期处理的质量直接影响到结果准确性。此外，在不同地理特征和季节变化下需灵活调整算法参数以适应实际情况。 参考资料： - MODIS数据下载地址 - ENVI 5.0官方文档 - 暗像元法（DDV）相关文献 - 6S辐射传输模型文档