MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品標準問題

2023/9/21

前言：標準問題的提出，影響植被指數(shù)標準的一般因素1、一般植被指數(shù)原理：Red,NIR差異2、單日植被指數(shù)：多樣性以及MODIS-VI的選擇

-基本輸入數(shù)據(jù)可能的多種選擇

-單日植被指數(shù)定義：NDVI,EVI3、多日植被指數(shù)：合成過程中的多種可能與選擇

-時間分辨率：合成周期的選擇及其影響，16-30day -空間分辨率：輸入數(shù)據(jù)/250m-500m-1Km-25Km -合成原理：從多維（時間、空間）到一維，采用什么規(guī)則4、植被指數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量信息

-文件層次：V003,V004 -象元層次：16-bit2023/9/22前沿：標準問題的提出無論是定性研究還是定量研究，都需要統(tǒng)一的定義。各學科都有這種需求，但過去的AVHRR-NDVI等有多種產(chǎn)品。制定標準的原因是：有多種選擇，不同的選擇可能引起質(zhì)量問題，或只是學術(shù)交流通用語言問題。標準類型：國際－國家－行業(yè)－內(nèi)部.標準也在不斷改進：算法與版本。標準與實施：有一定距離。BRDF合成還沒有實施。植被指數(shù)質(zhì)量：部分取決于前期產(chǎn)品。2023/9/23影響植被指數(shù)的常見因素：（1）觀測平臺：如，NOAA系列衛(wèi)星軌道變化，傳感器衰減。（對長期環(huán)境變化右影響）（2）傳感器：NIR和Red波段的中心位置和波幅，與大氣窗口的關(guān)系。（3）云，云影：CloudMask（4）大氣分子：大氣反演（5）土壤背景:（6）觀測時“太陽－目標－傳感器”的幾何位置：雙向反射（7）觀測對象本身：植被樹冠特征，枝葉角度等。相同的植被指數(shù)可能有不同的生物學意義。（8）植被指數(shù)本身。植被指數(shù)標準：需要明確對其中部分因素的影響的處理，包括質(zhì)量標記。2023/9/24

衛(wèi)星平臺可能漂移，影響長期系列數(shù)據(jù)一致性，但是這種問題通常由儀器定標人員處理完成。下圖：NOAA3顆衛(wèi)星某指標漂移2023/9/25

波段中心和波幅：決定了噪音水平。MODIS波段選擇，避免了幾個大氣分子（left-WaterVapor/right-Oxygene）的吸收高峰。2023/9/26

1、一般植被指數(shù)原理：影響植被指數(shù)的一般因素2023/9/271.植被指數(shù)原理與影響因素（1）典型植被光譜（右圖）：利用植被在NIR高反射和在Red(AVHRR為可見光)高吸收的特點，經(jīng)過某種變換，增強植被信號，削弱噪音。（2）參數(shù)（VIIndex）:NDVI,RVI,DVI,SAVI,ARVI,EVI…..2023/9/28

MODIS的選擇：NDVI,EVI基本輸入數(shù)據(jù)：地表反射率（MOD09）,是MODIS44種產(chǎn)品中的一種。2023/9/29

植被指數(shù)本身：NDVI是表現(xiàn)穩(wěn)定的植被參數(shù)，但是在高植被地區(qū)存在飽和問題。2023/9/2103.多日植被指數(shù)合成：（1）時間序列：基本單元：1/2day.（am/pm）合成期選擇：8/10day,16day,30day。合成標準：真樣才算最好？（2）空間系列：基本單元：最大分辨率的一個pixel合成空間：幾個Pixels合并為1個？合成標準：平均數(shù)值、中值？…..2023/9/211

最大值合成：不能保障最小視角，傾向前向反射Pixel2023/9/2122023/9/2134.植被指數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量信息的表達2023/9/214

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NODIS-VI質(zhì)量驗證：兩個層次1、像元層次(Pixel)2、文件層次(Tile)數(shù)據(jù)質(zhì)量定義和范圍:對沒有達到預期精度的產(chǎn)品進行業(yè)務化標記并存儲，以供后期產(chǎn)品準確使用。

2個責任機構(gòu)：（1）theTBRS-SCF(TerrestrialBiophysicsandRemoteSensing-ScienceComputingFacility)and（2）theLDOPE(LandDataOperationalProductEvaluation)FacilityatGSFC(GoddardSpaceFlightCenter).（3）分工：TheLDOPEwillfocusmostlyondaytodayoperationalQA,whiletheSCFwillfocusmoreonin-depthQAanalysisandproductvalidationrelatedtosciencequestions.

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在像元水平（科學數(shù)據(jù)集）·檢查輸入、輸出數(shù)據(jù)：reflectance,VI,view-sungeometryandQA-flags。·程序中的科學決策；·輸入、輸出數(shù)據(jù)質(zhì)量標記的精度估計、系統(tǒng)噪音、算法定義·實際地面驗證。2023/9/217

·-0.2<=VI<=1.0;VIvaluesbelow-0.2andabove1(scale10000)willbediscarded(Thesevaluesarethecurrentthresholdsbutmightchangeinthefuture).·0<=reflectanceinput<=1.0;Reflectancevaluesbelowzeroorabove1(scale10000)willbediscarded·Thefill-valuewillbe-3000forVIsand-1000forreflectancevalues;Pixelswithcloudsandshadowandbaddataintegritywillbediscarded.·VI_MVC-0.3<=VI_BRDF<=VI_MVC+0.05;TheBRDFderivedVIvaluesshouldnotdeviatefurtherthenindicatedbythesethresholds.ThesearesetuptoavoidoutliersintheVIduetooutliersfedtotheBRDFmodel.·ClosecorrelationbetweenMODISspectralsignatureswithspectrallibraries.Desertanddensevegetationspectralsignatureschangeverylittleovertime2023/9/218

時間連續(xù)性和動態(tài)范圍Temporalcontinuityanddynamicsfordifferentvegetationcovers

非線性特征：Non-linearitybetweenVI’s;IfthetwoproducedVI’sarecorrelatednonlinearly,theinformationcontentofNDVIislikelytobedifferentfromtheEVI空間連續(xù)性和動態(tài)范圍Spatialcontinuityanddynamics(uselandcovermap);Patternsoflandcovertypes,VIvaluesandreflectancevaluesshouldbecorrelated觀測角度Theviewangledistributionshouldpeakatnadirviewangles;thisisindicativefortheselectionofthefinestspatialresolution(aVIcompositeobjective)andleastatmosphericpathway.

噪音Artefacts(VIresponseovere.g.antarcticaorSaharadesert);VIvaluesshouldbelowandconstantforthesecases.

生物物理量的關(guān)系Correlationwithbiophysicalproperties(LAI,fAPAR,%greencover,biomass,NPP);TheVIvaluesshouldfollowseasonalpatternssimilartobiophysicalproperties2023/9/219

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DataField2:250M16daysNDVIQuality0-1NDVIQuality

(00)NDVIproduced,goodquality;

(01)NDVIproduced,butcheckQA

(10)pixelnotproducedduetocloudeffects

(11)pixelnotproducedduetootherreasonsthanclouds2-5VIUsefulness(fourbitrange)

(0)highestquality

(13)noatmosphericcorrectionperformed

(14)qualitytoolowtobeuseful

(15)notusefulforanyotherreason6-7AerosolQuantity

(00)climatology,(01)low,(10)average,(11)high8AdjacencyCorrectionPerformed

(1)yes,(0)no9AtmosphereBRDFCorrectionPerformed

(1)yes,(0)no10Mixedclouds

(1)yes,(0)no11-12Land/WaterFlag

(00)