利用Terra/MODIS数据提取冬小麦面积及精度分析

利用遥感技术提取作物播种面积是农情监测研究中一种实用而可行的方法。以河北省藁城市为研究区域,研究利用多时相Terra/MODIS数据提取2004年冬小麦播种面积的技术方法。在分析MODIS波谱特性与冬小麦生物学特征,并考虑了有关植被指数图像对面积提取精度的影响基础上,选择将MODIS数据的Red、Blue、NIR和ESWIR波段作为基础工作波段。利用4种方法提取了2004年藁城市各乡镇的冬小麦播种面积,并利用2004年各乡镇统计数据及土地利用数据进行了精度评价。结果表明:4种方法提取的冬小麦播种面积总体上都与参考值比较吻合,总体误差和平均误差均小于5%。可见,利用Terra/MODIS数据提取冬小麦播种面积是完全可行的。研究还发现,最佳的MODIS数据是冬小麦抽穗期的Red、Blue、NIR、ESWIR波段图像和冬小麦播种期与抽穗期EVI差值图像的组合。

FY-3A/VIRR反演云微物理特征及与TERRA/MODIS反演结果的比较

利用FY-3A/VIRR多光谱资料反演了云微物理参数,针对2009年4月18日和5月21日两个个例,选取深厚积云、高、中、低云作为分析对象,并与TERRA/MODIS反演结果进行了比较,分析了FY-3A的可靠性和稳定性。结果表明：（1）FY-3A反演的云微物理参数形成的可视化RGB合成图,色彩层次较为丰富,与TERRA RGB合成图的云外形特征基本一致,可以定性地应用于云降水特征分析。（2）与TERRA相比,FY-3A可见光反射率偏低5%,云顶平均温度偏低1~5℃,变化范围减小,4、5月个例反映的偏低程度稳定,基本可以用于定量分析。（3）FY-3A对粒子有效半径（Re）反演的问题较多,一是同一顶高Re的分布层次少,反映的粒子大小不充分;二是Re小值端偏大明显,有时甚至达8μm（5~13μm）;三是Re大值端有时偏大,有时偏小;四是5月个例比4月的偏差增大。因此,在用FY-3A反演的Re定量分析时,容易造成部分特征不明显,甚至丢失。

基于FY-3A/MERSI与Terra/MODIS的单波段反射率和NDVI差异性分析

为了实现FY-3A/MERSI数据产品与Terra/MODIS数据产品的衔接,利用统计方法,对FY-3A/MERSI与Terra/MODIS的红光、近红外波段反射率和NDVI的相关性进行了分析。结果表明:FY-3A/MERSI和Terra/MODIS数据中红光、近红外波段反射率和NDVI值具有极显著的相关性,相关系数均超过0.93;在不同的土地覆盖类型中,FY-3A/MERSI与Terra/MODIS的单波段反射率和NDVI值不同,但FY-3A/MERSI计算的NDVI值均小于Terra/MODIS计算的NDVI值,并且NDVI平均值的日变化大于红光和近红外波段反射率平均值的日变化。

基于Terra/MODIS的沙尘暴业务化遥感监测研究

探讨了以MODIS为数据源进行沙尘暴监测的业务化技术流程及方法。以2003年4月9～11日连续发生在我国西北部特大沙尘暴为例，进行了沙尘信息提取及等级划分的示例研究，并与已经业务化运行的气象卫星（NOAA-16、风云1C气象卫星）的结果进行了相关比较。结果表明，该研究为卫星遥感监测沙尘提供了新的数据源和监测途径。

基于EOS-Terra/MODIS的沙尘暴遥感监测方法对比研究

通过分析沙尘暴的波谱响应特征及EOS-Terra/MODIS传感器通道的特点,阐述了利用EOS-Terra/MODIS进行沙尘暴监测的机理,提出了利用MODIS进行沙尘暴监测的热红外双通道差值法、三通道彩色合成直方图均衡增强法及基于双通道域值的叠加分析法,并进行了示范比较研究。研究指出基于MODIS采用双通道法进行沙尘暴遥感监测有其局限性,不能快速、有效地提取沙尘暴信息。三通道彩色合成直方图均衡增强法直观判读效果较好,但缺少定量化分析。基于双通道域值的叠加分析法是一种集定量、定性分析于一体的监测方法,有利于对沙尘暴信息的准确提取,为利用MODIS数据进行沙尘暴监测提供了有效手段。

基于FY-33D/MERSI-Ⅱ和Terra/MODIS数据的森林火点提取算法——以我国西南地区为例

中国西南地区森林覆盖率高,土地利用类型多样,人类活动频繁,森林火灾风险较高,防火任务十分艰巨。遥感技术具有覆盖范围广和周期性监测等优势,被广泛应用于森林火灾监测。气象卫星搭载了对火灾敏感的红外谱段传感器且时间分辨率较高,已成为森林火灾监测的重要遥感数据源。物理阈值法是遥感数据火点提取中比较成熟的算法,但其精度受所选阈值的影响较大,导致不同区域的火点提取精度存在差异。以中国西南地区的重庆市为例,提出了一种采用FY-3D/MERSI-Ⅱ和Terra/MODIS极轨卫星数据作为数据源进行森林火点监测的算法。首先,通过分析前一年MOD14监测产品的历史数据,确定该地区的初定火点阈值;随后,消除云层、水体和太阳耀斑的干扰;最后,采用上下文背景阈值法进行火点提取。对2022年8月重庆市山火的分析表明,该算法的火点提取平均准确率超过了90%。研究结果表明,根据区域特点调整阈值可以提高该地区火点监测的准确率。

基于NOAA/AVHRR和Terra/MODIS数据的植被指数季节信息比较

依据云南省中部地区的气候系统和地形地貌的区域差异,选择西南山地和东部高原地区为对比区,应用Arc-GIS 9.2点面结合分析了AVHRR-NDVI、MODIS-NDVI及MODIS-EVI 3种植被指数对植被季节性变化的敏感度。结果显示:MODIS-EVI在消除影响因素方面效果最好,其与植被覆盖度的线性关系得到明显改善,尤其是在高植被覆盖区表现良好,既避免了植被指数饱和问题的产生,又削弱了大气云雨、地形地貌及土壤背景的影响程度,为遥感定量研究陆地植被提供了数据保证,尤其是涉及有关植被季节性信息的研究。

基于Terra/MODIS数据的HJ-1B/CCD1交叉定标方法研究

交叉辐射定标是国际上新近发展起来的一种无场地定标方法,它的应用弥补了场地定标成本较高、定标参数更新周期较长的不足。对于我国2008年发射的环境与灾害监测预报小卫星CCD数据而言,探索交叉辐射定标方法的适用性,对及时发现传感器辐射性能的变化,促进CCD遥感数据的定量化应用具有重要意义。本研究以辐射定标精度较高的Terra/MODIS数据为参考,分别使用光线匹配法(RM)和辐射传输模型方法(RTM)对HJ-1B/CCD1数据进行交叉辐射定标,并与相同条件下进行的场地定标结果比较。实验结果表明,使用这两种方法获取的CCD1的第2、3、4波段的定标结果与场地定标结果差异较小,只有第1波段定标结果与场地定标结果差异相对较大,这证明了交叉辐射定标方法的有效性。另外,虽然RTM方法考虑了参考传感器和待定标传感器光谱响应和观测几何的差异,但是由于RTM方法会受到所使用的6S模型本身的误差以及输入的大气参数、地表参数测量误差的影响,该方法并不总是优于RM方法。

利用TERRA/MODIS对FY-3A/VIRR热红外通道进行交叉定标

针对FY-3A/VIRR传感器定标精度有限、且场地定标机会有限的问题,介绍了利用高精度的TERRA/MODIS 31通道对FY-3A/VIRR红外4通道进行绝对交叉定标的方法。选用2013年1月、3月和9月的卫星数据进行了交叉定标计算,并对交叉定标结果进行验证.结果表明,VIRR利用交叉定标系数计算的通道亮温与MODIS匹配点处的实测结果具有很好的一致性,绝大多数的亮温偏差在1K以内.对不同月份交叉定标结果进行的验证表明,交叉定标系数具有普遍适用性。

TERRA/MODIS热红外通道陆地晴空大气可降水分裂窗反演

大气水汽在遥感反演地表温度中起到关键作用,精确的大气水含量对于提升反演精度有着重要意义,而热红外方法是夜晚获得区域大气水汽含量的唯一方法。本研究采用热红外方法中的改良分裂窗算法,首先,使用TIGR大气廓线与MODIS波谱响应函数通过MODTRAN辐射传输模式进行模拟,将大气廓线的水汽含量与大气透过率进行回归;然后,根据MODIS数据产品特点,使用2015年夏季MODIS数据观测角小于20°的范围进行反演;最后,将白天反演水汽分别与全球GPS地基大气水汽观测网络和MODIS近红外水汽产品进行比较,均方根误差分别为5.5 g/cm2和6.4 g/cm2,显示了高度的区域一致性。由于MODIS观测角度较大,本研究未对其他角度进行反演,若对其余角度的MODIS数据进行反演,可根据余弦角度变化,针对不同角度范围进行模拟与回归。

FY-3A/MERSI与Terra/MODIS地表反射率数据的初步比较

为探究联合MERSI和MODIS多角度观测数据遥感反演地表参数的可行性,本文首先利用MERSI观测几何角度信息(太阳天顶角、卫星天顶角、太阳卫星相对方位角)对MODIS地表反射率进行各向异性校正,之后选取2010年6—7月期间共24个晴空对比区域,对6组具有良好光谱对应关系的地表通道中的MERSI反射率,以及经过各向异性校正的MODIS反射率的相关性和偏差进行了统计分析.研究表明:(1)MERSI与MODIS地表反射率数据的相关系数一般在75%以上,相关性较好.其中红光通道反射率数据的相关性最高,相关系数达到95%.MERSI与MODIS反射率在3个可见光通道以及红外1通道中的偏差较小,均方根误差和平均偏差都在0.04以内.(2)红外2通道MERSI与MODIS反射率绝对偏差频率曲线呈现显著的“双峰”结构,因此该通道中MERSI与MODIS反射率的相关性较低(75%),均方根误差(0.087)和平均偏差(0.077)较大.(3)3种地表类型中,MERSI与MODIS反射率数据在庄稼地中的相关性最高、偏差也最小.

Terra/MODIS时间序列数据在湖泊水域面积动态监测中的应用研究——以洞庭湖地区为例

论文利用2005年Terra/MODIS卫星8天合成的250m地表反射率数据（MODIS Terra Sur-face Reflectance 8-Day L3 Global 250 m：MOD09Q1）构建的时间序列数据集，通过计算NDVI指数，结合典型地物的谱间特征，并借助SRTM数字高程数据，采用多源信息提取的方法对洞庭湖地区2005年水域面积变化进行了动态监测。结合Terra/MODIS数据特点，提出了全年最大淹没时间指数的概念，并通过对该指数的构建，完成了对洞庭湖地区重点水域的淹没风险评价。结果表明：①文中提出的基于Terra/MODIS MOD09Q1数据的多源信息水体提取方法，通过更高空间分辨率ENVISAT/ASAR数据以及水文测站水位数据的检验表明，是切实可行的；②2005年洞庭湖地区水域面积变化特征总体表现为，在11-4月份期间水域面积较小，而在5-10月份期间较大。其中，4月份最小，9月份最大，两者相差了几乎1.5倍，受地区季节性降雨的年内分布规律及长江主汛期的影响显著；③通过全年最大淹没时间指数的计算发现，占研究区总面积84.13%的年内持久陆地和持久水域区域，基本上没有防洪压力，而剩余的15.87%的年内变化水域，由于潜在淹没风险的存在，则需要抗洪防险部门进行重点防控；④文中多源信息水面提取方法的实现以及全年最大淹没时间指数概念的提出，为今后更加深入地探讨三峡工程建成运营对洞庭湖地区水域变化以及江湖关系的影响奠定了基础。

基于FY-3A/VIRR和TERRA/MODIS数据藏北干旱监测对比

为获得藏北地区干旱遥感监测的方法,以及验证FY-3A/VIRR数据在藏北地区干旱监测的可行性,论文基于2015年7月25日—8月4日FY-3A/VIRR和TERRA/MODIS数据,计算NDVI和EVI反演温度植被干旱指数(TVDI),利用实测20 cm土壤水分数据和气象站点累计降水量验证并对比了两种数据源、不同TVDI的遥感干旱监测的精度。结果表明:1)拟合干湿边时,噪点和拟合像元数影响TVDI监测的精度,去除噪点可提高干湿边拟合精度和干旱监测精度;2)MODIS-TVDIE(下标E表示EVI反演)、MODIS-TVDIN(下标N表示NDVI反演)、FY/VIRRTVDIE、FY/VIRR-TVDIN与实测20 cm土壤水分数据和累计降水量的相关性检验都达到了0.05的水平,说明基于两种数据源采用TVDI的方法都能有效监测藏北地区干旱。其中,MODISTVDIE和FY/VIRR-TVDIE监测精度分别高于MODIS-TVDIN和FY/VIRR-TVDIN,表明TVDIE的监测精度优于TVDIN。MODIS-TVDI的监测精度高于FY/VIRR-TVDI,反映MODIS数据在藏北地区干旱监测精度优于FY/VIRR数据;3)基于MODIS-TVDIE和FY/VIRR-TVDIE划分的藏北地区干旱空间特征结果大体相同,说明FY/VIRR数据也可作为气象部门监测干旱的业务化产品,为藏北地区干旱监测提供数据支撑。

利用Terra和Aqua双星MODIS数据协同研究沙尘暴

利用2005-04-28上午星Terra和下午星Aqua白天和晚上共4景MODIS数据对影响华北地区的一次沙尘暴进行了研究。对于白天的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法结合可见光近红外波段反射率阈值法,可以很好地把沙尘与背景地物和云分离开来;对于夜晚的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法也能较好地提取沙尘信息。研究表明,MODIS数据在沙尘暴等灾害研究方面具有很大的潜力。

Terra MODIS和Aqua MODIS波段反射率及植被指数比较

对Terra MODIS和Aqua MODIS之间单波段反射率及植被指数进行了比较。结果表明:Terra MODIS和Aqua MODIS单波段反射率及植被指数具有极显著的相关性,植被指数较单波段反射率相关性更高些;Terra MODIS单波段反射率值普遍较Aqua MODIS值低,而植被指数值普遍较Aqua MODIS值高;不同时段Terra MODIS和Aqua MODIS单波段反射率及植被指数间差异不同,植被指数在冬季差异最大,而单波段反射率则在夏秋季差异较大;不同植被类型Terra MODIS和Aqua MODIS间植被指数差异总体规律相似,但单波段反射率间差异较为复杂;草甸、草原无论是单波段反射率还是植被指数,Terra MODIS和Aqua MODIS的差异均比其他几种植被类型小,而阔叶林和一年两熟作物则差异相对大些。

Terra MODIS第5波段红外遥感影像条带噪声的探测与校正

由于TerraMODIS传感器第5波段（1．230～1．250I,zm）中部分探测元件出现故障，从而导致整幅影像上存在明显的条带噪声。对于地理校正后的MODIS影像数据，其条带噪声的分布并不是完全规则的，还可能存在不连续的现象，加大了对噪声进行处理的难度。提出一种对条带噪声进行检测与去除的方法，首先利用局部梯度对条带噪声的位置进行探测。然后在基于最大后验概率的框架下结合噪声模型与Huber—Markov先验，并通过梯度下降算法进行噪声的去除。使用真实的遥感数据进行了实验，所展示的恢复后数据和对应的频谱图都证明了文中方法的有效性。

基于遗传算法综合Terra/Aqua MODIS热红外数据反演地表组分温度

混合像元组分温度相对来说更有应用价值,而多角度热红外遥感的发展推动了混合像元组分温度反演基础和方法的发展.根据前期数值模拟得到Terra和Aqua卫星上的MODIS测量可以认为是同一卫星在两个不同观测时间和观测角度上的测量,综合利用Terra和Aqua卫星上的MODIS数据反演混合像元内土壤和植被组分温度.根据混合像元热红外辐射模型,利用遗传算法,分别模拟Terra卫星MODIS的32和33通道,以及Terra和Aqua卫星上MODIS的32通道辐射反演了河北怀来试验区范围内植被覆盖率、土壤组分温度和比辐射率、植被组分温度和比辐射率等表面参数.通过与实测数据进行比较,综合利用上午Terra和下午Aqua卫星32通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量温度偏差在1℃内,而利用上午Terra卫星32和33通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量值偏差在1.4℃内.尽管利用双星数据反演的组分温度精度相对较高,但针对同一个像元,两个方案反演的结果有一定偏差.

MODIS/Terra辅助的HJ-1B CCD1数据悬浮泥沙浓度反演研究

针对MODIS/Terra传感器服役时间超期需要后续卫星延续观测以及国产陆地卫星数据水环境遥感应用问题,以深圳湾为研究区域,利用2007年-2008年获取的40个现场实测数据与MODIS/Terra NIR-SWIR大气校正反射率数据建立MODIS悬浮泥沙浓度反演模型,以此为基础,反演2010年-2012年4景MODIS悬浮泥沙浓度分布状况,展开同步的瑞利散射校正反射率（Rrc）多波段组合因子的HJ-1BCCD1影像悬浮泥沙浓度反演模型对比研究.结果表明,在不进行气溶胶校正的情况下,HJ-1BCCD1数据波段比值算法（Rrc（660）/Rrc（560））可以有效实现深圳湾悬浮泥沙浓度的反演,反演模型的决定系数为0.88,均方根误差为7.19mg/L,模型验证的相对误差为7.45%,该研究对于进一步推进水环境遥感监测有一定的积极意义。

MODIS/Terra遥感雪盖数据在青藏高原河源区的应用

基于2000—2009年MODIS/Terra积雪数据产品,分析我国青藏高原主要河源区雪盖的空间分布和季节变化。结果表明:五江源的积雪在空间上主要集中于雅鲁藏布江河谷、念青唐古拉山及横断山南部等地区,而北部积雪相对偏少;降雪主要集中于春冬季节,且雪盖变化呈现双峰形特点,峰值主要集中在2月和11月。不同季节雪盖表现出一定的趋势变化,春季雅鲁藏布江源区雪盖显著减少;秋季长江源区雪盖面积显著增加;冬季雪盖变化差异较大,黄河、澜沧江和怒江源区雪盖面积在减少,但趋势不显著,长江和雅鲁藏布江源区雪盖面积在增加,但仅长江源区增加趋势显著。总体而言,五江源地区雪盖面积表现出略微增加的趋势,但不显著。

联合Terra/Aqua MODIS多角度多光谱数据反演冬小麦叶面积指数

Terra与Aqua双星搭载的MODIS传感器可实现每日上下午分别对同一地点观测一次,并且由于卫星轨道漂移形成累积连续多天的多角度观测特点,加上多通道的光谱响应,极大地丰富了地表目标的观测信息,为LAI等地表参数的实时准确反演提供了可能。该文利用MODIS双星高质量的连续多天的多波段地表反射率数据,结合PROSAIL(PROSPECT+SAIL,properties spectra+scattering by arbitrarily inclined leaves)模型和查找表方法反演冬小麦LAI,并与MODIS LAI产品及野外采样点实测LAI对比,结果表明,联合双星高质量的多角度多波段数据能够较准确反演冬小麦LAI,其反演结果无论从空间分布还是时序变化特征来讲,较MODIS LAI产品更符合实际情况,也更接近地面实测值。该文的研究为充分利用MODIS数据的角度和光谱信息反演小麦等农作物的LAI提供了一定的借鉴。