MODIS11A2得到地表温(LST)数据心得.docx

1 数据下载本文所使用的 MODIS11A2 作为 LST 温度，数据下载于https://ladsweb.nascom.nasa.gov/ 网站，全球的陆地面积用格网分为大约 600 多块，每一块区域都在这些格网中，从左到右（0,35） ，从上到下（0,17）而中国所在的区域如下图 3 所示下载过程：推荐用火狐浏览器，此网站不稳定，火狐能后退界面，其他浏览器 后退就无法显示，右键用迅雷下载全部链接，这里推荐用迅雷 7 以上版本在下载新建任务时注意合并成一个组，如果你下载的时 H25V04 区域的数 据，就将这个组名称改为 H25V04 ，这样数据就不会乱了，都在各组的研究区 里面 下载完推荐用 Arcgis 打开，也可以用 ENVI 打开，还可以用 HDF Explorer 打开，这里想看数据结构还是推荐用 HDF Explorer 打开，去网上下载一个 HDF Explorer 就可以啦，里面的数据信息看的一清二楚 下载的 MODIS11A2 数据格式为：MOD11A2.A2001185.h26v04.005.2007168044110.hdf 其中 MOD11A2 的意思是产品名的缩写（1km 的 LST/发射率为 8 天合成的 L3 产品） ，A2001185 的意思是数据在 2005 年第 185 天获得的，h26v04 是产品所在区域的标示，水平 26 区，垂直 04 区，005 的意思是数据集的版本号，表示第 5 版的数据集，2007168044110 是产品的生产时间，是在 2007 年第 168 天 04 时 41 分 18 秒生产的，所有的 MODIS11A2 的数据都按照这样的解释进行解读，由于数据过于庞大，在下载完进行提取时只提取 2000-2014 年每年 7 月份的地表温数据，既第 185 天，193 天，201 天，209 天，然后进行指标温差的分析，从而进行各省会城市十多年的热岛效应变化的分析。

2 软件安装由于本次研究所需要的地表温数据数量大，一个接一个的处理太耗时且麻烦，所以采用 MRT（MODIS Reprojection Tool）进行批量的拼接，再结合ArcGIS 进行所需要的研究区域的剪裁，MRT 可以批量处理 MODIS 数据，如如 mosaic，resample，reprojection，也可以在 Windows 平台下用 DOS 命令框进行拼接处理MRT 的下载地址：https://lpdaac.usgs.gov/tools ，此网站需要先进行注册，然后选择 Tools-- MODIS Reprojection Tool 工具即可下载相应版本的MRT，注册所用的邮箱必须是国际邮箱，如 Google 的 gmail 邮箱或者是Microsoft 的 Hotmail 邮箱，因为国内 或者 163 邮箱收不到发的激活验证链接，MRT 进行安装之前还需要先安装 JAVA，先看一下自己的计算机的操作系统是多少位的，然后下载相应位版本的 JAVA，如果 JAVA 的位数版本和电脑的不匹配，也是用不了的，JAVA 安装直接下一步就可以，需要注意的是安装完成后一定要进行环境变量的设置，具体应该设置JAVA_HOME，PATH，CLASSPATH 这三个环境变量，设置成功后就可以进行MRT 安装了，否则 MRT 安装时找不到 JAVA 会安装失败的，安装成功后去安装目录下找到 ModisTool.bat 程序，复制到桌面快捷方式，可以看到安装成功的界面如图 4 所示：3、数据处理我用的是在 DOS 命令下进行拼接的，不用这个界面拼接，这个只适合少数 MODIS 数据拼接，批量拼接还是在 DOS 下拼接的好，这个命令是找到我的 F 盘中的 MODISdata 文件夹，我的数据都在这里面，这里面包含很多各区域的子 文件夹，需要在这个 MODISdata 文件夹下进行拼接，参数命令生成。

但是这样的查找文件太浪费时间，效率也低，由于数据多这样做法不可取，经过摸索找到 DOS 下可以用以下的一个命令可以批量进行文件名列表的生成，此命令为：dir /b/s F:\MODISdata\*A2001185*.hdf>>F:\MODISdata\2001185.txt，首先运行 win+R 键打开命令提示符框，输入 cmd，回车进入的时 c 盘，然后敲入如下命令 f:回车则进入 F 盘，然后敲 cd MODISdata\命令进入 MODISdata 文件夹下，然后输入 dir /b/s F:\MODISdata\*A2001185*.hdf>>F:\MODISdata\2001185.txt 命令则找到MODISdata 文件夹下所有子文件夹中所含有 2001 年第 185 天的文件名，然后回到 F 盘 MODISdata 文件夹下可以看到一个 2001185.txt 格式的文件，这里用DOS 命令仅需 1 秒就可以生成所需要的文件列表，打开 txt 文件可以看到所有子文件夹下的含有 A2001185 的文件如图这是部分参数名生成的文件按键盘的上下左右键，进行调整天数，手动输入生成的文件等操作，拼接完接着用 ArcGIS 打开研究区的矢量边界，这里打开的是中国省市的矢量图，打开这个矢量图的属性表选中要研究的区域然后导出数据，这里用的是数据框（很重要）然后保存。

导出后的矢量文件：然后是剪裁数据，首先先加载拼接好的那些文件，然后加载那个上一步的研究区矢量图， 这里说的是，arcgis 先打开那个格式文件整体就默认为那个文件的坐标系，所以在剪裁的 时候一定要先添加拼接好的栅格文件，打开数据管理工具—栅格处理---剪裁命令加载完应该类似下面这样的图像如果这部分报剪裁出错就去设置一下环境变量就可以啦啊剪裁完的研究区类似这样：这只是其中一幅图，还有很多很多的图都是类似这样剪裁的，我的是研究 7 月份（每月四个八天合成产品）总共大约 60 多个这样文件，所以一定要按照拼接的编号进行剪裁编号命名，要不然这么多图很乱的，很难找到相应的图的之后是指标点的选取，这里用到的是谷歌地图，搜狗地图（带边界的能看到你所研究大大概范围）进行指标的选取，对于研究城市热岛效应来说，指标的选择很重要，指标选择的恰当与否直接会影响研究的结果，因为城市热岛效应是城区温度与其周围农村地区的温度差，所以不同的指标选择其代表的温度也不一样，这样就会在像元上体现出不同的像元值，本研究针对各省会城市所处的地理区域选取了恰当的经纬度坐标点，主要选取像元指标的是城区建筑—郊区建筑，城区植被—郊区植被，城区水体—郊区水体这 6 个指标来进行各省会城市热岛效应研究，在指标选取的过程中，城区建筑尽量选择主城区的建筑物，而郊区建筑可以选择某一个村落的建筑；城区的植被选择植物园等植被覆盖面积较大的区域，而郊区的植被可以选择大面积农田来进行对比；城区的水体选择可以选择公园，湖泊，河流等大面积水域，郊区的水体可以选择水库，池塘等大面积的水体。

按照此标准进行的指标坐标点的选取，在 google map 上进行相应指标坐标点的查找，最终汇总在一个 Excel 表中，例如南京市城区水体的选择，选择城区中的玄武湖作为城区水体的指标，此处水域面积较大，具有很好的代表性，右击鼠标“这儿有什么”命令就会在左上方出现玄武湖的坐标，32.06，118.79其他城市的指标也是按照此方法进行查找，每个城市 6 个指标，城郊建筑，城郊植被，城郊水体，最后将找到的指标坐标汇总在一个 Excel 表中为了方便可以给每个指标赋予代号，如 number 那一列中的数组尾号 1 代表 城区建筑，2 代表郊区建筑，3 代表城区植被，4 代表郊区植被，5 代表城区水 体，6 代表郊区水体，然后 lon 代表经度，lat 代表纬度，cityname 代表城市名， 将此 Excel 表重新命名保存为 xls 格式的表文件（其他格式我的没有导入进去， 所以最好还是 xls 的格式） ，便于 Arcgis 导入 在 Arcmap 下进行坐标点的添加，使用添加 XY 坐标点命令来添加已知的经纬度坐标点，对应的经纬度需要正确选择，否则坐标点对不上，此方法常常 用于 GPS 接收机采集到的数据处理，因为 GPS 接收机也是接收的经纬度坐标 信号，导入的坐标点还需导出为矢量格式的点，便于进行加载和处理 如图 12：在此操作之前需要先加载全国县界矢量图文件，因为 arcmap 默认的坐标与投影是你第一次你打开窗体的坐标投影，全国县界矢量图有自己的坐标投影，所以在进行数据导出时直接选择数据框选项就可以保证矢量点也能与之有相同的坐标投影，这样做避免坐标投影不匹配导致的所找的坐标点不在研究区内，如图是导出的各省会城市指标的坐标点根据前文所述，先将剪裁好的栅格文件加载进来，使之后面加载的数据具有和此栅格文件一样的 Sin 坐标投影，这样做的目的能在不转变投影信息的情况下保证像元原有的数据值，使之提取出来的 LST 值有更精确的准确性，然后导入矢量点，将矢量点再次进行导出，选择数据框选项导出的矢量点就和MODIS 数据具有一样的投影坐标了，接着利用 ArcToolbox 工具箱下的空间分析——提取分析——值提取至点这个命令进行指标所在的栅格文件像元值的赋值，这样就将坐标点所在的栅格值赋予到坐标点中，打开属性表即可看到每个坐标点所在的像元值大小，如图图中所出现的-9999 是指标所在的栅格像元由于天气有云没有值 NoData，默认为 arcgis 的背景值，可根据前一个八天产品进行填补，这里所得到的 LST值属于开尔文温度，需要换算成摄氏温度，首先将这个属性表导出，其它地区也按照此方法进行导出，最后将其汇总在你一个大表中，这里换成摄氏度的计算公式为：NEW＿DN = OLD_DN * 0.02 – 273.15然后就是 Excel 中的各种操作啦，这一步的操作会需要一定时间哦没有几天是处理不完的（Excel 基本是零基础，现学滴哦，现在已经很熟练啦 0.0）处理完各位在进行分析吧，制图制表分析，Arcgis 中也可以分析滴，各位同学加油吧。

1、 由于时间的限制，一个人的力量很难在短时间内完成，研究时指标的选取也有不合理的地方，像兰州市很难再城区看到绿色植被，还有的城市的水体过大，像南京市的玄武湖，还有像南宁市的有时候选一个指标可能在连续几年都无值状态，这时你还得换个坐标点重新弄，所以还是一点点来吧2、 如果一个城市能选上多个指标，如一个是的城区选 3 个建筑点，植被选三个，水体选三个，同理郊区也一样，这样一个城市选 18 个点会更准（前提研究区少可以，我这只选 6 个指标就有将近 20000 的数据点，况且不是每个八天的产品都有值的，你要进行平均，总之会很麻烦，弄了好几天才处理差不多，还的算上通宵的，你要是研究区多这种方法就算了）3、 每个城市的区域人口，所处地理环境，气候特点，下垫面环境等都不一样的，能结合具体数据进行研究（如具体人口数） ，效果可能更好最后祝各位同学研究快乐， （由于本科论文研究的时间短，写的比较急促，难免出错，还望多体谅如有不解请私信百度账号—傻傻爱读书） 。