EOS-MODIS 1B数据格式与应用 王正兴，陈文波，邓芳萍，曹云刚中国科学院地理科学与资源研究所全球变化信息研究中心2004年11月2日，中国科学院资源环境科学信息中心，兰州报告提纲1、什么是MODIS 1B数据，已经作了那些校正？2、MODIS 1B 数据结构：HDF 与HDF-EOS 简介3、MODIS 1B 数据结构示例4、MODIS 1B 数据内容：正常数值与异常数值。
5、MODIS 1B 数据：与时间有关的因素。
1、什么是 MODIS 1B 数据？是MODIS 44种系列数据产品中的一种，产品编号为 MOD02 ( Terra-MODIS)/MYD02(Aqua-MODIS);是经过仪器标定的数据产品，但是没有经过大气校正；是包含有地理坐标产品的数据，但是“科学数据”和“地理数据”还没有连接，直接显示时，边缘存在“蝴蝶结”（Bow-tie）现象；MODIS 1B 数据采用层次数据模型（HDF）或其对地观测扩展（HDF-EOS），这些模型有不同版本，受不同软件支持。
本培训使用软件为ENVI3.X软件。
具体讲，L1B 程序校正了反射波段探测器中未加工的数字信号（DN）中所有已知仪器误差，输出经过校正的（dn。
）。
这些校正包括：电子偏移在“模拟-数字”转换器里的非线性问题扫描镜反射的角度变异由于仪器和焦平面变异引起的增益的变化在短波红外波段外的光谱响应，如波段5，6，7和波段26。
dn*之后，L1B根据每个波段内不同探测器之间变异参数，把dn*教正为dn**。
由于dn**的数据量很大（小数，需要用浮点储存），为了节省空间,在反射太阳波段的科学数据中进行尺度转换，用 16-bit 整数表示法。
实际上，16-bit中的15-bit用于储存有效数据；第16-bit 储存几类无效数据。
2、MODIS 1B 数据结构：HDF 与HDF-EOS 简介HDF：分等级的数据格式（层次结构，树结构）HDF-EOS：是对地观测系统（EOS）对HDF的扩展。
重要性：HDF-EOS 已经被美国对地观测系统的数据与信息系统（EOSDIS）选定为数据标准，许多由美国政府合同支持的产品和免费软件等都以此为基础。
如Terra, Aqua, Landsat ETM。
开发和维护：伊利诺斯州大学的美国国家超级计算应用中心（NCSA）（）。
说明：我们可能已经使用过许多数据而不一定知道该数据的结构，如GeoTiff。
重要的是，需要了解那些软件能够识别这些数据结构。
具体到HDF,它的结构可能很简单，也可能很复杂。
我们的目的是使用MODIS 数据，并不意味着先要了解所有的结构。
3个科学数据（Earth View，Science Data Set）+ 1 类工程数据（OBC）MODIS 1B 产品概要：3个科学数据+ 1个工程数据对地观测数据与信息系统的核心系统（EOSDIS Core System）对MODIS 1B 文件的命名MODIS/Terra MODIS/Aqua产品内容MOD02QKM MYD02QKM校正过的250米分辨率的对地观测数据MOD02HKM MYD02HKM 校正过的500米分辨率的对地观测数据，包括250米重采样为500米分辨率数据MOD021KM MYD021KM 校正过的1公里分辨率的对地观测数据，包括250米和500米重采样为1公里分辨率的数据。
MOD02OBC MYD02OBC 星上校正器（OBC）和工程数据其中，3类科学数据与 36个波段的对应关系如下表：除1km 的其中几个波段外，其余全部为反射太阳波段。
在夜间模式下，这些反射太阳波段都没有数据（只有填充数值）。
MODIS Level 1B 产品波段分组Cryptic name 空间分辨率波段数波段EV_250_RefSB （反射太阳波段） 250m 2 1,2 EV_500_RefSB （反射太阳波段） 500m 5 3,4,5,6,7 EV_1KM_RefSB （反射太阳波段） 1 km 15 8-19, 26EV_1KM_Emissive （热辐射波段） 1 km 16 20-25, 27-363、MODIS 1B 数据结构举列：利用ENVI 3.5图象处理软件中，逐层深入地检查1个1B文件，了解MODIS 数据结构和数据内容。
（1）、打开1个MODIS 1B 数据块（granule）时，出现8个文件。
按照文件后缀，其中4个为HDF文件, 4个为met文件，他们分别是4组文件。
按照文件内容，分为3组科学数据（地球观测数据， EV），1组定标数据（OBC数据）。
（2）、按照空间分辨率QKM – HKM- 1KM –OBC顺序，依次打开4组文件，检查文件结构和内容。
250m分辨率的QKM 文件包含11个数据层，包括地理定位信息（经度和纬度2层）和科学信息（Scaled Integer 反射值；不确定性指数），等。
（3）、按照3种空间分辨率，如在 1KM 数据组中，打开反射部分的数据，进入下一层，出现15个反射波段。
在波段层次上，可以直接操作每个数据的数值。
当然，并非所有的数据都是有效的。
4、MODIS 1B 数据内容：正常数值与异常数值。
（1）、有效数据值域：[0, 32767]，根据 1B 手册的定义，使用 15-bit，把浮点数转化为数据量小的格式（16-bit 整数）。
（2）、无效数据值域：> 32767, 分别定义如下表。
这些数据无法进行尺度转化。
（3）、有效数据： MODIS 数据的单位：定量指标（Quantity）单位（Units）dn** 的整数表达无量纲辐射率（Radiance）W/m2/µm/sr辐射转换尺度（Radiance_scales）W/m2/µm/sr辐射偏移量（Radiance_offsets）无量纲反射率（Reflectance）无量纲反射转换尺度（Reflectance_scales）无量纲反射偏移量（Reflectance_offsets）无量纲无效数据：保留数值的技术意义解释数值L1A 全部扫描带丢失(同填充值)，或，夜间反射数据没有传递（夜间模式） 65535在1个扫描带种，L1A 的DN 丢失 65534传感器饱和 65533 无法计算 DN 的“零值” 65532传感器损害 65531 RSB dn** below bottom end of range for writing to scaled integer 65530反射或辐射波段的dn**超过了允许的SI最大值 (32767) 65529粗化重采样失败 65528 Rotation of Earth view Sector from nominal science collection position 65527辐射波段的校正系数 b1 无法计算(过去版本：Moon in SV port for TEB band) 65526(留做未来使用) 65501 - 65525通过以上测试，但是nadir aperture door （NAD）关闭 65500（4）科学数据集：不确定性指数8-bit 无符号整数：前4位：描述标定工作组对产品质量的最佳估计值。
后4位：目前暂时设置为0值，未来可能记录a scene contrast scatter index， 0-15。
5、 MODIS 1B 数据量概算：昼夜比较MODIS 1B 地球视角产品数据量：昼夜比较每天大约数据量 (GB)产品名称白天或混合模式 203 次扫描Granule 大小 (MB)夜晚模式 203 次扫描Granule 大小 (MB)夜晚模式，高分辨率数据产品开启 夜晚模式，高分辨率数据产品关闭MOD02QKM 272.84 21.20 45.97 35.36MOD02HKM 262.36 21.20 44.31 34.00 MOD021KM 327.46 136.10 69.51 51.87每天地球视角数据总量159.8GB 121.2GB其中：250m科学数据集数据类型 数据维数 白天模式 (MB) 夜晚模式(MB)EV_250_RefSB uint16 [2, 8120, 5416] 167.76 0 EV_250_RefSB_Uncert_Indexes uint8 [2, 8120, 5416] 83.88 0 纬度 Float32 [2030, 1354] 10.49 10.49 经度 Float32 [2030, 1354] 10.49 10.49 其它数据 - - 0.22 0.22 granule 总的大小 - - 272.84 21.20其中：500m科学数据集数据类型 数据维数白天模式 (MB) 夜晚模式(MB) EV_250_Aggr500_RefSBuint16 [2, 4060, 2708] 41.94 0 EV_250_Aggr500_RefSB_Uncert_I ndexesuint8 [2, 4060, 2708]20.97 0EV_250_Aggr500_RefSB_Samples_Usedint8 [2, 4060, 2708] 20.97 0 EV_500_RefSB uint16 [5, 4060, 2708] 104.85 0 EV_500_RefSB_Uncert_Indexes uint8 [5, 4060, 2708] 52.43 0 纬度 float32 [2030, 1354] 10.49 10.49 精度 float32 [2030, 1354] 10.49 10.49 其它数据 - - 0.22 0.22 granule 总的大小 - - 262.36 21.20其中：1000m科学数据集名SDS (或其它数据描述) 数据类型数据维数白天模式 (MB)夜晚模式(MB)EV_250_Aggr1km_RefSB uint16[2, 2030, 1354]10.49 0EV_250_Aggr1km_RefSB_Uncert_Indexesuint8 [2, 2030, 1354] 5.24 0EV_250_Aggr1km_RefSB_Samples_Usedint8 [2, 2030, 1354] 5.24 0EV_500_Aggr1km_RefSB uint16[5, 2030, 1354]26.21 0EV_500_Aggr1km_RefSB_Uncert_Indexesuint8 [5, 2030, 1354]13.11 0EV_500_Aggr1km_RefSB_Samples_Usedint8 [5, 2030, 1354]13.11 0EV_1KM_RefSB uint16[15,2030,1354]78.64 0EV_1KM_RefSB_Uncert_Indexes uint8[15,2030,1354]39.32 0EV_1KM_Emissive uint16[16,2030,1354]83.88 83.88EV_1KM_Emissive_Uncert_Indexes uint8[16, 2030,1354]41.94 41.94EV_Band26 uint16[2030,1354]5.245.24 EV_Band26_Uncert_Indexes uint8[2030,1354]2.622.62所有地理定位SDSs - [406, 271] each 2.20 2.20所有其它数据 --0.220.22 Granule 总计 --327.46136.10谢谢大家。