GLASSLAI產(chǎn)品用戶使用手冊(初稿)

1、GLASS LAI產(chǎn)品用戶使用手冊1. GLASS LAI算法描述本文介紹了集成時間序列的遙感觀測數(shù)據(jù)，生產(chǎn)時空連續(xù)的長時間序列的全球葉面積指數(shù)（LAI）產(chǎn)品的算法。該算法主要包括現(xiàn)有多種LAI產(chǎn)品的融合模塊和集成時間序列數(shù)據(jù)的LAI反演模塊?，F(xiàn)有LAI產(chǎn)品的融合模塊基于不同傳感器LAI產(chǎn)品的不確定性，對2001年2003年的MODIS和VEGETATION等傳感數(shù)據(jù)的LAI產(chǎn)品進行融合。LAI反演模塊利用LAI產(chǎn)品的融合結(jié)果和預(yù)處理后的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，以時間序列的MODIS地表反射率作為輸入數(shù)據(jù)，利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演LAI。利用2009年MODIS h

2、11v05的地表反射率數(shù)據(jù)對算法進行了測試。初步結(jié)果表明該算法可以反演得到時間序列上平滑連續(xù)的LAI。下一步將通過與地面測量數(shù)據(jù)和現(xiàn)有LAI全球產(chǎn)品進行比較分析，對GLASS LAI產(chǎn)品進行廣泛的驗證。2 算法輸入輸出說明GLASS的LAI反演算法流程如圖1所示。程序初始化后讀入地表分類數(shù)據(jù)和預(yù)處理的地表反射率數(shù)據(jù)，運行GRNN模塊反演得到LAI，并設(shè)置相應(yīng)的QC，然后將LAI/QC數(shù)據(jù)寫入HDF文件。圖1 程序設(shè)計流程圖程序的輸入數(shù)據(jù)包括分類數(shù)據(jù)和預(yù)處理的反射率數(shù)據(jù)，相關(guān)的信息見表1。輸入的分類數(shù)據(jù)為unsigned char型，數(shù)據(jù)大小為12001200，空間分辨率為1km；輸入的反射率數(shù)

3、據(jù)包括紅光和近紅外兩個波段，數(shù)據(jù)類型均為short型，數(shù)據(jù)大小為24002400，空間分辨率為500m，時間分辨率為8天。表1 GLASS的LAI反演程序輸入數(shù)據(jù)信息地表分類數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)大小Land coverunsigned char12001200預(yù)處理的反射率數(shù)據(jù)，8天時間分辨率數(shù)據(jù)名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)大小Redshort24002400NIRshort24002400GLASS LAI產(chǎn)品的輸出信息見表2，包括LAI及其對應(yīng)的QC信息，數(shù)據(jù)類型均為8位的無符號整型，數(shù)據(jù)大小為12001200。GLASS LAI產(chǎn)品為空間分辨率為1km，時間分辨率為8天。表2 GLASS LAI產(chǎn)品

4、信息GLASS LAI，8天時間分辨率數(shù)據(jù)名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)大小LAI_1kmunsigned char12001200LAI_1km_QCunsigned char120012003 GLASS LAI產(chǎn)品文件格式GLASS LAI產(chǎn)品采用HDF-EOS文件格式存檔。事實上，HDF-EOS已成為EOSDIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)和存檔的標(biāo)準(zhǔn)格式，專門用于存儲EOS數(shù)據(jù)。除了HDF 的6種數(shù)據(jù)類型外，HDF-EOS還支持另外3種數(shù)據(jù)類型：點、條帶、網(wǎng)格。HDF-EOS文件的內(nèi)容可以通過地理坐標(biāo)和時間查詢, 每HDF-EOS文件都包括元數(shù)據(jù)，它對于科學(xué)研究和用戶訪問EOS數(shù)據(jù)提供了便利條件。所有能夠讀取標(biāo)準(zhǔn)的HD

5、F文件的工具都可以讀取HDF-EOS文件。3.1 投影方式GLASS LAI產(chǎn)品采用與MODIS產(chǎn)品一致的ISIN投影方式，如圖2所示。圖2 GLASS LAI投影方式 (/MODLAND_grid.htm)3.2 科學(xué)數(shù)據(jù)集GLASS LAI產(chǎn)品包括兩個科學(xué)數(shù)據(jù)集，每個數(shù)據(jù)集的大小為12001200，數(shù)據(jù)類型均為8位的無符號整型（unsigned char），取值范圍在0至255之間。其中HDF文件中保存的LAI像素值為LAI值與比例因子的乘積，而HDF文件中保存的QC為整數(shù)，沒有比例因子，見表3。表3 GLASS LAI產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)名數(shù)據(jù)類型比例因子有效值范圍LAI_1kmunsign

6、ed char0.10，100LAI_1km_QCunsigned char無0，2553.2.1局部屬性LAI數(shù)據(jù)集的局部屬性包括：比例因子有效值范圍填充值3.2.2 元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)信息主要包括左上角和右下角的坐標(biāo)、投影轉(zhuǎn)換信息，具體如下：GLASS LAI version 1.0XDim = 1200, YDim = 1200UpperLeftPointMtrs = (10007554.677000, 3335851.559000)LowerRightPointMtrs = (11119505.196667, 2223901.039333)Projection = GCTP_SNSO

7、IDProjParams = (6371007.181,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)SphereCode = -13.2.3 填充值屬性 LAI產(chǎn)品的填充值屬性包括：255：water254：snow3.2.4 質(zhì)量控制信息（QC）GLASS LAI產(chǎn)品質(zhì)量與預(yù)處理后的反射率數(shù)據(jù)質(zhì)量密切相關(guān)。MODIS地表反射率數(shù)據(jù)（MOD09A1）仍然受殘余云的影響，此外由于傳感器故障，一些區(qū)域或某些時相的地表反射率數(shù)據(jù)缺失。針對當(dāng)前MODIS地表反射率數(shù)據(jù)存在的問題，項目的預(yù)處理組對MOD09A1數(shù)據(jù)進行處理，去除了云、云影、雪及錯誤數(shù)據(jù)，同時進行插值和填充，得到了空間上完整、時間上相

8、對比較合理的反射率數(shù)據(jù)，并提供了反射率數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制信息（見表4）。表4 預(yù)處理后的反射率數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息位參數(shù)名位組合qc說明0-1cloud state00clear01cloudy10mixed11not set,assumed clear2cloud shadow1yes0no3snow1yes0no4process state1保留原始數(shù)據(jù)0濾波插值數(shù)據(jù)5-6data quality00理想01中等10差11未知7Spare (unused)-在預(yù)處理后的反射率數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合LAI反演算法中對反演LAI精確度的影響因素，設(shè)置以下LAI產(chǎn)品質(zhì)量控制信息。第0和1位為對L

9、AI產(chǎn)品質(zhì)量好壞的總體描述信息0：表示產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，無雪、無云、LAI用GRNN網(wǎng)絡(luò)反演1：表示產(chǎn)品質(zhì)量良，有雪或有云，LAI用GRNN網(wǎng)絡(luò)反演2：表示產(chǎn)品質(zhì)量中，有雪或有云，采用其他算法反演的LAI3：表示產(chǎn)品質(zhì)量差，有雪或有云，LAI不能反演第2和3位為與反演算法有關(guān)的位0：時間序列上反射率數(shù)據(jù)完整，LAI用GRNN網(wǎng)絡(luò)反演；1：時間序列上部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失，LAI不能用GRNN網(wǎng)絡(luò)反演，采用其他算法反演的LAI；2：整個時間序列上的反射率數(shù)據(jù)缺失，LAI不能反演；第4和5位為與雪和水有關(guān)的位第4位表示水的狀態(tài)0：非水1：水，LAI為填充值255第5位表示雪的狀態(tài)0：非雪1：雪，LAI為填充值254第6和7位為與云、云影有關(guān)的位第6位表示云、云影的狀態(tài)0：非云1：云第7位表示云、云影的處理狀態(tài)0：未處理，保留原始值1：已處理，濾波插值參考文獻Xiao Zhiqiang, Liang Shunlin, Wang Jindi, Chen Ping and Yin Xuejun,