大沽河流域水文要素监测体系构建与实施成果

2023-09-17 理论教育版权反馈

【摘要】：MODIS每一个仪器的设计寿命为5年，将计划发射4颗卫星。由此估计，利用MODIS仪器至少将获得5年36个光谱波段的地球综合信息。NASA 提供MODIS全球数据产品，共有44种标准产品，具有不同的时间和空间分辨率，均由DAAC 存储和发布。该产品中的地表温度是通过建立31通道、32通道亮温线性组合的劈窗算法计算获取的，其中通道亮温值是根据辐射度与0.1K 步长亮温的查找表来确定，在计算地表温度过程中需要的发射率是根据MODIS土地覆盖产品确定的。

在20世纪80年代初期，NASA 就开始计划建立地球观测系统（earth ob- serving system，EOS），这是地球观测使命的重要开始。EOS由3部分组成：基于太空的观测系统、科研计划和数据/信息系统（EOS-DIS）。EOS第一个组成部分是一个基于太空的观测系统，它由一系列极地轨道和中度倾斜轨道卫星组成；EOS-DIS负责处理和保存获取的数据，并负责把处理的数据提供给科研机构。

1999年12月18日，美国成功地发射了地球观测系统（EOS）的第一颗先进的极地轨道环境遥感卫星Terra（AM-1），这颗卫星是NASA 地球行星使命计划中总数15颗卫星的第一颗，也是一个提供对地球过程进行整体观测的系统。2002年4月18日NASA 又发射了Aqua（PM-1），以后的发射计划至少持续了5年时间。AM 和PM 均为与太阳同步的极地轨道卫星，AM 在地方时早晨10：30由北向南穿越赤道线，而PM 在地方时下午1：30由南向北穿越赤道线。AM 在云量最少的时候过境，主要对地球的生态系统进行观测，而PM 在云最多的时候过境，主要对地球的水循环系统进行观测。MODIS具有36个光谱通道，分布在0.4～14μm 的电磁波谱范围内。MODIS每一个仪器的设计寿命为5年，将计划发射4颗卫星。由此估计，利用MODIS仪器至少将获得5年36个光谱波段的地球综合信息。这些数据对于开展自然灾害与生态环境监测、全球环境和气候变化研究以及进行全球变化的综合性研究是非常有意义的。

NASA 提供MODIS全球数据产品，共有44种标准产品，具有不同的时间和空间分辨率，均由DAAC（distributed active archive center）存储和发布。笔者在NASA 官方网站上下载了包含流域范围的8d合成的1000m 分辨率的MOD11A2（其中包括白天地表温度数据）和16d合成的1000m 分辨率的MOD13A2（其中包括NDVI数据），成像时间为2013年1月1日至12月31日。

MOD11A2是8d合成空间分辨率为1km 的陆地表面温度产品。该产品包含白天地表温度、夜间地表温度、31波段和32波段通道发射率等资料。该产品中的地表温度是通过建立31通道、32通道亮温线性组合的劈窗算法计算获取的，其中通道亮温值是根据辐射度与0.1K 步长亮温的查找表来确定，在计算地表温度过程中需要的发射率是根据MODIS土地覆盖产品确定的。对已知发射率的像素点陆地表面温度的精度为1K。

MOD13A2是16d合成空间分辨率为1km 的植被指数产品。该产品包含NDVI、EVI、红光、近红外、中红外、蓝光等波段反射率以及其他辅助信息。MOD13A2使用新的合成算法减小随观测角度的变化和太阳-目标-传感器几何学因素引起的变化。在生成植被指数格点资料时将应用分子散射、臭氧吸收、气溶胶订正算法，用BRDF模式将观测量订正到天顶角。

有各种不同的合成时段用于获得全球尺度无云条件的NDVI。最小合成时段取决于云覆盖频率，从5d（高纬度）到30d（潮湿热带地区）不等。NDVI的合成时段有7d、9d、10d、11d、14d 和逐月合成等许多种（空间分辨率1km 到1°）。合成时段的选择还取决于应用情况。合成时段较短，可以监测到更为动态的地球变化，并可以进一步作长时段的合成。但受云的影响的概率会更大。MODIS选择16d的合成时段是根据EOS-AMI卫星16d的重复周期和使视角变化达到全域值的要求而定的。因为这提供既避免云的影响又能以较小的视角覆盖所有纬度的机会，似乎是合适的选择。

大沽河流域水文要素监测体系构建与实施成果

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