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.hdfMOD03.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Available Bands List菜单 FileClose All Files 进入Input MODIS File，OpenNew File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->Georeference GIS，进入Input MODIS File(图1 Input MODIS File界面 )2.2在Input MODIS File，点击下面的Open->New File选择要处理的文件，回到了Input MODIS File界面。这时在Select Input File框内，会出现两个相同的文件名字，二者的区别可以再File Information框内找到，在倒数第二行，一个是Reflectance Meta File Imported into，另一个是Radiance Meta File Imported into。在我们的校正中，需要用Reflectance Meta File Imported into数据。（图2 Input MODIS File）.3选择Reflectance Meta File Imported into数据，点击Spatial Subset按钮，出现Select Spatial Subset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。点击Image按钮，进入Subset by Image窗口。在Subset by Image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4 Subset by Image窗口 ）范围选择好以后，点击OK按钮，回到Select Spatial Subset窗口，点击OK按钮，回到Input MODISFile窗口，点击OK按钮。4、进入Georeference MODIS Parameters窗口。在Georeference MODIS Parameters窗口，默认的投影方式是UTM，我们采用Geographic Latest/Lon，也就是经纬度。（图5 Georeference MODIS Parameters窗口 ）Enter Output GCP Filename .pts：点击Choose选择存放.pts文件的文件夹。Performance Bow Tie Correction：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Registration Parameters窗口。（图6 Registration Parameters窗口 ）5、在此窗口，我们需要在Enter Output Filename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7 bowtie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.hdf1、进行bowtie校正和几何校正注意：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MODIS 02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01无单位值，辐射亮度值单位是：W/m2/m/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）请选择Emissive Radiance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：Basic ToolsRegion Of InterestROI Tool ROI Tool菜单：ROI_TypeRectangle主菜单：Basic ToolsSubset Data via ROIs，选择校正后的发射率数据，进入下左图窗口，点击Spectral Subset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>Open Image File> Enter Data Filename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Basic ToolsBand math，在弹出对话框的Enter an expression 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*/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>Color Mapping>ENVI Color Tables，选择合适的颜色生成图像。并在ROI Resize窗口的菜单里选择Overlay>Grid Line，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。11
