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ENVI5
ENVI5.1下NPP VIIRS数据处理
(2013-12-2716:
17:
28)
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标签:
npp
envi5.1
教育
分类:
ENVI
1. 概述
1.1 NPPVIIRS
在过去几年里,NASA运行了很多卫星系统,包括著名的EOS系统(MODIS、ASTER等)。
现在,NASA正在构建一个新的卫星系统继续全球环境观测,其中重要的卫星系统是NPOESSPreparatoryProject(简称NPP,也有资料显示是NationalPolar-orbitingPartnership的简称),由NASA、NOAA和美国空军共同研发。
NPP卫星系统包括5个传感器,如下图所示。
用于探测地球环境和大气,包括土地覆盖制图、植被变化。
NPP还能追踪大气臭氧和气溶胶以及海洋和陆地表面温度,另外,NPP可以监测海冰和陆地冰川。
NPP也能够监控火山爆发、森林火灾、干旱、洪水、沙尘暴、飓风/台风等自然灾害。
总之,NPP可以从太空中监测地球的健康,提供长时间序列数据,主要承担未来地球科学任务。
图1 NPP卫星结构图(NASA免费提供)
VIIRS(VisibleinfraredImagingRadiometer)可见光红外成像辐射仪是NPP卫星上重要的传感器。
可收集陆地、大气、冰层和海洋在可见光和红外波段的辐射图像。
他是高分辨率辐射仪AVHRR和地球观测系列中分辨率成像光谱仪MODIS系列的拓展和改进。
VIIRS数据可用来测量云量和气溶胶特性、海洋水色、海洋和陆地表面温度、海冰运动和温度、火灾、和地球反照率。
气象学家使用VIIRS数据来提高我们对全球温度变化的了解。
基本参数如下:
• 光谱波段:
22个(0.3~14μm),
‒ 可见光、近红外9个(0.4~0.9μm);
‒ 短、中波红外8个(1~4μm);
‒ 热红外4个(8~12μm);
‒ 1个低照度条件下的可见光通道。
• 分辨率:
‒ 星下点空间分辨率400m;
‒ 扫描带边缘空间分辨率约800m。
• 扫描幅宽:
±56°,3000km。
• 重返周期:
每4小时经过赤道一次。
• 首幅图像:
2011年11月21日
详细可参考:
http:
//npp.gsfc.nasa.gov/suomi.html
1.2 数据下载
可以通过两个网站下载NPP卫星数据:
NASALAADS网站:
http:
//ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html
NOAA'sComprehensiveLargeArray-DataStewardshipSystem(CLASS)网站:
http:
//www.nsof.class.noaa.gov/saa/products/welcome
NPP数据在接收处理后6小时能到CLASS,24小时内能在网站下载。
下面以CLASS网站为例子,简单介绍下载流程。
(1) 打开http:
//www.class.ngdc.noaa.gov/,选择数据类型。
图2 选择下载数据类型
注:
可以先选择右边UserProfile注册或者登陆,按照要求设置邮箱和用户信息,可以只填必填信息即可,之后设置用户配置信息,按照要求填写即可。
(2) 搜索数据:
使用地图或者坐标位置设置搜索范围,以及设置时间区间。
图3 设置搜索条件,包括范围、时间等
(3) 区域、日期、时间等参数选好后,点击search按钮,就可以得到数据列表
图4 数据搜索结果页面
(4) 选择好需要下载的数据之后,点击GotoCart按钮,申请数据下载;
(5) 提交数据申请之后,邮箱中会受到若干封确认邮件,最后会在注册邮箱中收到数据下载的地址,在有效时间内到这个地址可以看到所申请的数据列表,点击所选数据,可以进行下载,如下图是数据下载列表:
数据下载详细介绍参考:
http:
//www.class.ncdc.noaa.gov/notification/pdfs/CLASS_Tutorial_NPPDataAccess_20110909.pdf
1.3 ENVI5.1下的VIIRS数据支持
对于NPPVIIRS数据,ENVI5.1新增了Openas->NPP->VIIRS传感器选项,完全支持这个数据,“完全支持”的意思是数据:
• 可以显示原始数据;
• 可以像ENVI标准栅格数据那样处理;
• 包含有纬度/经度信息的地理查找表(GLT);
• 包含有一个质量标志的栅格数据
• 有适用于数据的质量标志
• 在数据读入对话框、或者Toolbox/GeometricCorrection下,都可以对影像进行Bow-tie纠正
支持的数据产品及格式包含:
• HDF5 格式
• 由theIntegratedDataProcessingSegment(IDPS) 生产,通过NOAACLASS 系统发布的数据
• JointPolarSatelliteSystem(JPSS)CommonDataFormatControlBook(CDFCB)
• SensorDataRecords(SDRs)
• I-bands,M-bands, 以及 Day/NightBand(DNB)
• ActiveFiresProduct(AVAFO*.h5):
ENVIdisplaysthesefilesaspointvectors.
• 带有 Quality,Latitude,Longitude 栅格数据的环境数据EnvironmentalDataRecords(EDRs) :
‒ 气溶胶光学厚度、浑浊度系数
‒ 冰面温度
‒ 地表温度
‒ 海洋水色/叶绿素(chlorophyll-a,IOP-a,IOP-s,nLw)
‒ 海冰表征(冰河世纪,)
‒ 海面温度
‒ 积雪深度二进制地图
‒ 积雪分数
‒ 地表类型
‒ 悬浮物 – 烟浓度
‒ 植被指数(大气表观NDVI和EVI)
• 不带经纬度的EDR:
‒ 云底高度
‒ 云层覆盖层
‒ 云层有效粒径
‒ 云光学厚度
‒ 云顶高度
‒ 云顶压力
‒ 云顶温度
2. 详细操作步骤
2.1 数据打开与浏览
以NPPVIIRS传感器I波段的数据:
GIMGO-SVI01_npp_d20130919_t0239457_e0245261_b09814_c20131220095743102418_noaa_ops.h5
为例
(1) 直接将图像拖拽到ENVI操作界面、Open打开,或者通过选择特定传感器Opneas->NPP->VIIRS打开SelectNPPVIIRSParameters面板。
图5 SelectNPPVIIRSParameters面板
注:
SelectProduct下拉框跟打开的数据类型有关,详细如下:
1) 辐射率数据:
‒ Day/NightBand:
32-bitfloatingpointinunitsofW/(cm2*sr)
‒ bands1-5:
unsigned16-bitintegerinunitsofW/(m2*sr*µm)
‒ M-bands3-5,7,13:
32-bitfloatingpointinunitsofW/(m2*sr*µm)
‒ M-bands1,2,6,8-12:
unsigned16-bitintegerinunitsofW/(m2*sr*µm)
2) 反射率数据:
‒ I-bands1-3:
unsigned16-bitinteger
‒ M-bands1-11:
unsigned16-bitinteger
3) 亮温 (Kelvins)
‒ I-bands4-5:
unsigned16-bitinteger
‒ M-band13:
32-bitfloatingpoint
‒ M-bands12,14-16:
unsigned16-bitinteger
4) 反照率(Albedo)
‒ NCCproductsonly:
32-bitfloatingpoint
(2) SelectNPPVIIRSParameters面板中显示了成像时间、数据类型等基本信息,勾选LoadRawImage,选择导入原始图像,可以得到下图。
图6 打开显示的数据
(3) 可以看到,自动读入的原始数据包括辐射率数据、质量数据、经纬度和高程数据:
图7 打开的数据列表
(5) 通过ViewMetadata菜单可以查看元数据信息。
图8 元数据信息
2.2几何校正
(1)选择打开数据,在SelectNPPVIIRSParameters面板中,勾选GeocorrectandMitigateBowtieEffect,
(2)选择投影类型和差值方法。
(3) 选择输出路径和文件名,单击OK。
图7 SelectNPPVIIRSParameters面板
可以得到几何纠正之后的影像(下图左),这里再打开原始影像(下图右)进行对比显示:
图8 几何校正结果和RAW数据的显示
File->OpneWorldData->ShadedRelief导入全球自然地形数据、矢量数据Countires、States/Provinces。
图9 叠加全球背景数据后的结果
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