实验一 海洋表面温度.docx
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实验一海洋表面温度
海洋遥感应用技术
实验名称:
海洋表面温度遥感
专业班级:
海洋101
姓名:
管明雷
学号:
141003105
实验地点:
实验室307
实验时间:
测绘工程学院海洋技术系
2013-3
一、实验数据
MOD021KM.A2010258.0320.005.2010258142300.hdf
MOD03.A2010258.0320.005.2010258105903.hdf
二、目的和要求
1.熟悉MODIS数据的用途、特点;
2.了解其它用于SST反演的遥感数据。
3、请多了解每一个步骤所涉及的知识和信息,在网上查找相关信息加以解释。
三、实验步骤
一、MOD02数据的BOW-TIE校正
1、打开数据
AvailableBandsList菜单File→CloseAllFiles
进入InputMODISFile,Open→NewFile找到要打开的文件
2、进行几何校正和bow-tie校正
2.1在主菜单,Map->GeoreferenceGIS,进入InputMODISFile
(图1InputMODISFile界面)
2.2在InputMODISFile,点击下面的Open->NewFile选择要处理的文件,回到了InputMODISFile界面。
这时在SelectInputFile框内,会出现两个相同的文件名字,二者的区别可以再FileInformation框内找到,在倒数第二行,一个是ReflectanceMetaFileImportedinto,另一个是RadianceMetaFileImportedinto。
在我们的校正中,需要用ReflectanceMetaFileImportedinto数据。
(图2InputMODISFile)
.3选择ReflectanceMetaFileImportedinto数据,点击SpatialSubset按钮,出现SelectSpatialSubset窗口。
在该窗口中,中间有五个按钮,其中Image、File、ROI/EVF三个按钮式激活的,这三个按钮分别是用图像、文件、ROI/EVF对原图像进行剪切的。
①点击Image按钮,进入SubsetbyImage窗口。
②在SubsetbyImage窗口,有一个红色的框线,用来通过鼠标对红色框线进行拖动来确定切图范围。
下面还有Samples和Lines是通过指定红色框线的右上角的行列号来制定范围,左下角则是本图像的最右下角,即0,0的位置。
在这里,我们采用红色框线来进行选择范围。
框线的四个角是用来调整范围大小的,各条边用来通过整个框线,而所点之处用来指定框线的中心位置,大家可以多体验一下。
注意:
由于这时的MODIS数据还没有进行几何校正,没有坐标信息,而且在这个窗口显示的是黑白图像,需要大家认真辨认所裁剪的区域。
(图4SubsetbyImage窗口)
③范围选择好以后,点击OK按钮,回到SelectSpatialSubset窗口,点击OK按钮,回到InputMODISFile窗口,点击OK按钮。
4、进入GeoreferenceMODISParameters窗口。
在GeoreferenceMODISParameters窗口,默认的投影方式是UTM,我们采用GeographicLatest/Lon,也就是经纬度。
(图5GeoreferenceMODISParameters窗口)
EnterOutputGCPFilename[.pts]:
点击Choose选择存放.pts文件的文件夹。
PerformanceBowTieCorrection:
Yes这里选择Yes表示需要做Bow-Tie校正。
以上这些设置好以后,点击OK按钮,进入RegistrationParameters窗口。
(图6RegistrationParameters窗口)
5、在此窗口,我们需要在EnterOutputFilename处点击Choose按钮,选择将校正好的文件存放的文件夹。
到目前为止,我们已经将一个文件进行几何校正和Bow-Tie校正的参数设置好了,只需要点击OK按钮就进行处理了。
进入处理窗口,会连续出现以下两个窗口(第一个是进行几何校正,第二个是进行bowtie校正):
(图7bowtie校正窗口)
经过以上步骤,我们已经将MOD02数据的BOW-TIE校正和几何校正完成。
请大家弄清楚什么是BOW-TIE校正。
二、计算SST的MODIS数据处理
下面进行1km分辨率的数据的校正,
MOD021KM.A2010258.0320.005.2010258142300.hdf
1、进行bowtie校正和几何校正
注意:
①实验数据MOD021KM.A2010258.0320.005.2010258142300.hdf,从名字中可以看出来起分辨率是1km,因此包含有36个波段。
打开MODIS02级1km数据,其中250米和500米的波段经过重采样为1km加入这个数据集中。
ENVI根据各个波段的中心波长信息定标为三个类型数据:
反射率数据(Reflectance)、辐射亮度值数据(Radiance)和发射率数据(Emissive)。
其中反射率和发射率为0~1无单位值,辐射亮度值单位是:
W/m2/μm/sr。
在打开的波段列表中,有三组波段表示,分别是Reflectance、Radiance和Emissive。
其中1-19.26为反射率和辐亮度,20-25、27-36波段为反射率数据。
(图8选择波段窗口)
②请选择EmissiveRadiance校正,因为下面需要用到的辐亮度进行SST的计算。
2、切图
选择经过校正的影像,选择研究区域,我们这里选择黄海和渤海部分。
利用ROI工具进行区域提取。
主菜单:
BasicTools→RegionOfInterest→ROIToolROITool菜单:
ROI_Type→Rectangle
主菜单:
BasicTools→SubsetDataviaROIs,选择校正后的发射率数据,进入下左图窗口,点击SpectralSubset按钮进入右图窗口,选择31、31波段进行切图。
(图9切图窗口)
点击OK回到左图,单击OK后进入以下界面,输入相应参数。
3、卫星天顶角的计算
依次打开File->OpenImageFile->EnterDataFilename选择所需的文件,文件名为MOD03.A2010258.0320.005.2010258105903.hdf。
对SensorZenith波段的数据进行地理校正。
问题:
请对卫星天顶角的图像进行解释,由于MODIS的扫描范围很多,所以需要考虑如何计算天顶角才算合理。
有两种方法,一种是把卫星天顶角作为一个常量(例如作为35°),一个是把每个像元的卫星天顶角作为一个变量。
4、SST计算
选择菜单栏中的BasicTools→Bandmath,在弹出对话框的Enteranexpression处输入计算SST的公式,单击OK。
通过对普朗克公式求逆得到公式:
T31为31波段的海表亮温,B31代表31波段的辐射亮度值。
同样方法对普朗克公式求逆得到32波段的海表温度计算公式:
T32为32波段的海表亮温,B32代表32波段的辐射亮度值。
如图20最后将运算过的T31、T32和卫星天顶角的数据代入公式(sec在波段运算中写成acos,角度要换算成弧度35*π/180):
计算得到最后的结果图如图。
(图10 利用math工具进行波段运算)
(图11计算得到的SST灰度图)
10)生成海表面温度的彩色图像。
打开SST图像,在窗口菜单栏里选择Tool->ColorMapping->ENVIColorTables,选择合适的颜色生成图像。
并在ROIResize窗口的菜单里选择Overlay->GridLine,生成经纬栅格线。
最后得到生成的图片如图12。
四、实验心得
这是海洋遥感第一次实验,用的是上学期实习学的ENVI软件,所以上手很快。
彭老师把实验指导书写的也非常详细,所以操作也不存在什么问题。
我们这节课做的是“渤海、黄海海洋表面温度遥感”。
海洋表面温度(SST)是重要的海洋环境参数之一,是定量探测其他海洋环境参数的重要辅助参数,也是探测诸如上升流等海洋现象的重要依据。
传统的船测或站点测量不能反映海洋温度场的整体状况,因此航天遥感已成为探测全球海洋表面温度场的最佳手段。
研究用MODIS数据提取我国海域海洋表面温度的方法,建立了适合于我国海域的MODIS海洋表面温度遥感实用模式。
研究表明,此算法的反演精度比较高,用这种模式计算的海面温度可较真实地反映海洋表面温度分布状况。