实验一海洋表面温度.docx

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实验一海洋表面温度

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.hdf

MOD03.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

AvailableBandsList菜单File→CloseAllFiles

进入InputMODISFile，Open→NewFile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->GeoreferenceGIS，进入InputMODISFile

（图1InputMODISFile界面）

2.2在InputMODISFile，点击下面的Open->NewFile选择要处理的文件，回到了InputMODISFile界面。

这时在SelectInputFile框内，会出现两个相同的文件名字，二者的区别可以再FileInformation框内找到，在倒数第二行，一个是ReflectanceMetaFileImportedinto，另一个是RadianceMetaFileImportedinto。

在我们的校正中，需要用ReflectanceMetaFileImportedinto数据。

（图2InputMODISFile）

.3选择ReflectanceMetaFileImportedinto数据，点击SpatialSubset按钮，出现SelectSpatialSubset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。

①点击Image按钮，进入SubsetbyImage窗口。

②在SubsetbyImage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4SubsetbyImage窗口）

③范围选择好以后，点击OK按钮，回到SelectSpatialSubset窗口，点击OK按钮，回到InputMODISFile窗口，点击OK按钮。

4、进入GeoreferenceMODISParameters窗口。

在GeoreferenceMODISParameters窗口，默认的投影方式是UTM，我们采用GeographicLatest/Lon，也就是经纬度。

（图5GeoreferenceMODISParameters窗口）

EnterOutputGCPFilename[.pts]：

点击Choose选择存放.pts文件的文件夹。

PerformanceBowTieCorrection：

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RegistrationParameters窗口。

（图6RegistrationParameters窗口）

5、在此窗口，我们需要在EnterOutputFilename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7bowtie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.hdf

1、进行bowtie校正和几何校正

注意：

①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MODIS02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0~1无单位值，辐射亮度值单位是：

W/m2/μm/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）

②请选择EmissiveRadiance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：

BasicTools→RegionOfInterest→ROIToolROITool菜单：

ROI_Type→Rectangle

主菜单：

BasicTools→SubsetDataviaROIs，选择校正后的发射率数据，进入下左图窗口，点击SpectralSubset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－>OpenImageFile－>EnterDataFilename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BasicTools→Bandmath，在弹出对话框的Enteranexpression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*π/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－>ColorMapping－>ENVIColorTables，选择合适的颜色生成图像。

并在ROIResize窗口的菜单里选择Overlay－>GridLine，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。