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中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)是新一代地球观测系统中“图谱合一”的光学传感器,具有36个光谱通道,分布在0.4-14Um的电磁波谱范围内。它的地面分辨率有250m、500m和1000m三种,扫描宽度为2330Km。在对地观测过程中,每秒可同时获得6.1兆比特的来自大气、海洋和陆地表面信息,每天或每2天就可获取一次全球观测数据。本研究主要是对MODIS1B数据进行预处理,然后提取云雾、冰雪、水体、植被覆盖,这些都是后续对地表温/湿度反演所必不可少的步骤,并选择适合的算法,通过IDL语言编写的处理软件,结合ENVI和MODIStools控件加以实现。主要研究内容如下:
对分层数据格式(HDF格式)和IDL语言提供了的相关函数进行研究;对MODIS数据预处理,包括数据条纹噪声、数据重叠消除,反(辐)射率定标,太阳天顶角订正,以及亮温反演和几何纠正等,并选择不同的光谱组合和阈值,来提取地物。针对MODIS数据温度的分裂窗算法进行了简要的介绍,并对参数的获取进行了分析,并在IDL6.2环境下,编程实现了该算法。利用MODIS影像,对云南地区的陆面温度进行反演,其反演的温度由滇西北向滇东南逐渐增加,这一现象符合了云南高纬度与高海拔相结合、低纬度和低海拔相一致的地型环境,说明反演的瞬时陆面温度的分布与同步气温数据的宏观变化规律基本一致。在地表温度的基础上,结合植被指数得出植被供水指数(VSWI)来实现对土壤湿度的反演,也可通过第6、7光谱波段对水的吸收率的差异得地表含水量指数(SWCI)来实现,两种方法都具有一定的可行性。
研究表明,从遥感测量得到的地面温/湿度可以反映每个像元的下垫面温/湿度的平均状况和下垫面温/湿度场的空间分布特征,具有传统观测方法无法比拟的优越性。虽然利用MODIS遥感数据反演陆面温/湿度还存在相当的问题,但它仍然是目前获取大面积区域陆面温/湿度的最有效、最简便的方法,也是未来研究和发展的方向。