MODIS数据的简介和下载（一）——MODIS数据简介

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

借最近上课实习上机内容，来介绍MODIS数据相关方面内容。本部分主要包括了MODIS数据的简介和下载的问题。本篇是第一部分，MODIS的简介。主要分为三个部分：1.MODIS传感器简介及参数；2.MODIS产品及命名规则；3.MODIS的典型应用。
1.MODIS传感器简介及参数
首先来纠正件很容易被误解的事，MODIS是传感器而不是卫星，尽管我们平常称呼的时候更习惯叫MODIS数据（以传感器来称呼），Landsat数据（以卫星来称呼）。MODIS传感器的全称为中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer）,主要搭载在Terra和Aqua星上。
Terrra的简介如下（摘自百度百科和遥感集市）：
EOS（Earth Observation System）卫星是美国地球观测系统计划中一系列卫星的简称。经过长达8年的制造和前期预研究准备工作，第一颗EOS的上午轨道卫星于1999年12月18日发射升空，发射成功的卫星命名为Terra（拉丁语“地球”的意思），主要目的是观测地球表面。它是一个用一系列低轨道卫星对地球进行连续综合观测的计划。它的主要目的是：实现从单系列极轨空间平台上对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息；进行土地利用和土地覆盖研究、气候的季节和年际变化研究、自然灾害监测和分析研究、长期气候变率和变化以及大气臭氧变化研究等；进而实现对大气和地球环境变化的长期观测和研究的总体（战略）目标。EOS卫星轨道高度为距地球705公里，目前的第一颗上午轨道卫星（Terra）过境时间为地方时10:30am左右，一天最多可以获得4条过境轨道资料。
Terra卫星于1999年12月18日发射成功，Aqua卫星于2002年5月4日发射成功。Terra为上午星，从北向南于地方时10:30左右通过赤道，Aqua为下午星，从南向北于地方时13：30左右通过赤道。两颗星相互配合每1-2天可重复观测整个地球表面，得到36个波段的观测数据
EOS系列卫星上的最主要的仪器是中分辨率成像光谱仪（MODIS），其最大空间分辨率可达250米。
对应的MODIS传感器的简介如下（摘自百度百科和遥感集市）：
MODIS是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。MODIS的多波段数据可以同时提供反映陆地表面状况、云边界、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气中水汽、气溶胶、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等特征的信息。可用于对地表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。中分辨率成像光谱仪（MODIS）最大空间分辨率可达250米，扫描宽度2330公里。MODIS是CZCS、AVHRR、HIRS和TM等仪器的继续。MODIS是被动式成像分光辐射计。共有490个探测器，分布在36个光谱波段，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。
MODIS仪器的地面分辨率为250m、500m和1000m，扫描宽度为2330km。
在对地观测过程中，每秒可同时获得11兆比特的来自大气、海洋和陆地表面信息，日或每两日可获取一次全球观测数据。
MODIS参数（摘自百度百科和遥感集市）
空间分辨率——250 m (1-2波段)；500 m (3-7波段)；1000 m (8-36波段)
扫描宽度——2330km
时间分辨率——1天
光谱波段——36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。
轨道——705KM，降轨上午10:30过境，升轨下午1:30过境；太阳同步；近极地圆轨道
设计寿命——5年
2.MODIS产品及命名规则
按处理级别划分，可以分为以下5种：
0级产品：也称原始数据;
1级产品：指L1A数据，已经被赋予定标参数;
2级产品：经过定标定位后数据，本系统产品是国际标准的EOS-HDF格式。包含所有波段数据，是应用比较广泛的一类数据。;
3级产品：在1B数据的基础上，对由遥感器成像过程产生的边缘畸变(Bowtie效应)进行校正，产生L3级产品;
4级产品：由参数文件提供的参数，对图像进行几何纠正，辐射校正，使图像的每一点都有精确的地理编码、反射率和辐射率。L4级产品的MODIS图像进行不同时相的匹配时，误差小于1个像元。该级产品是应用级产品不可缺少的基础;
5级及以上产品：根据各种应用模型开发L5级产品。

MODIS命名规则如下（摘自CSDN博客）：
MOD04 是产品名称，表示MODIS气溶胶产品。
L2 表示产品级别，Level2。
A2005224 表示产品时间2005年第224天（以每年1月1日为第一天）。
0205 表示卫星过境时间，换算成北京时间要加8小时。
005表示产品版本，Version005，之前是v004，相比之前版本有很多改进。
2006225195920 表示的是产品处理时间。
3.MODIS的典型应用
MODIS数据的简介大部分是从网上找的资源，链接都附在后面了，已经有很多人做了很多详细介绍，本篇就借花献佛，主要做简单地整理与引用，没有过多赘述。笔者自己写的核心内容主要是MODIS的一些典型应用和相关的一些研究进展。
由于MODIS数据是免费获取的，并且具有高时间分辨率，在生态学和地理学研究中有很多广泛的应用。从产品就可以发现它可以监测的相关内容。
植被动态监测以及植被生理生态的多种产品遥感反演
典型的是NDVI合成产品、NPP（净初级生产力）、LAI（叶面积指数）、植被动态变化。这一部分内容主要应用生态环境监测中，尤其是生态学相关研究。因为NDVI和LAI是宏观尺度上可以反映植物生理生态的两个重要参数，目前演化出来的相关应用非常的多。在农学上，引入这两个参数来进行区域的农作物估产。在林学上，估算森林生物量、NPP、GPP以及光合有效辐射等。通过NDVI和LAI来进行物候变化监测。通过遥感数据去驱动生态模型，生态系统对于全球变化的响应的相关研究上，MODIS的这一系列产品都起到了很大的作用。

地表温度反演以及相关产品遥感反演
运用MODIS的热红外波段，通过劈窗算法（类似AVHRR）可以反演地表温度。包括温度异常和林火产品。在林学上有广泛的应用。

光学气溶胶厚度反演
这部分是近些年来关注的重点，由于PM2.5或者说雾霾的造成的环境问题日益严重，如何从遥感监测PM2.5是一个研究热点，现在比较普遍的使用MODIS产品来进行光学气溶胶（AOD)反演，然后反演PM2.5。

其他应用
MODIS的应用还有非常多，比如像海表温度反演——事实上这方面的温度反演精度要高于地表温度反演，主要是海水从性质上说属于近似黑体；叶绿素浓度反演；离水辐射；冰雪覆盖监测（以NDSI为例）等。
最后的部分我们用一个简单的知网检索结果、词云可视化以及列出了Web of Science上被引频次最高的10篇文章（MODIS作为keywords，可视化用HistCite）来看看目前MODIS研究的一些进展以及经典文献。

遥感集市MODIS简介：