MODIS数据产品与应用

MODIS数据产品与应用中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室全球变化信息研究中心第一部分：MODIS概况（王正兴wangzx@）第二部分：大气产品（邓芳萍dengfp@）第三部分：水陆产品（郑伟zhengw.05b@）2008年4月9日，全国生态环境监测与评价技术培训班2025/10/81第一部分：MODIS概况1.卫星与传感器：Terra-MODIS,Aqua-MODIS2.44种产品：按照4个专题3.44种产品：按照等级，对应数据格式与处理软件4.产品之间的依赖关系5.各个产品内部的依赖关系6.数据产品质量管理之一：文件层次（版本）。

7.数据产品质量管理之二：像元层次（QA）。8.展望：在更大的系统中理解MODIS数据的作用2025/10/821.卫星与传感器：Terra-MODIS,Aqua-MODIS（1）两个卫星，相同的传感器，但是可能有跨平台不一致问题.发射时间：Terra（EOSAM-1）

:1999年12月18日；Aqua

（EOSPM-1）

:2002年5月4日；数据时间：滞后（2000-02-24；）设计寿命：5年（2）双星（上午与下午）可能带来的影响：观测对象变化；大气变化；观测几何变化一个例子：同一时间植被指数差极其可能原因（3）相同平台：MODIS与同平台其他传感器的协同

Terra:MODIS,CERES,ASTER，MOPITT，MISR

Aqua:

MODIS,CERES,AIRS,AMSU-A,AMSR-E,HSB2025/10/83标定产品大气产品海洋产品陆地产品冰雪产品http:///data/dataprod/index.php2.44种产品：按照4个专题2025/10/842.44种产品：按照4个专题（1/4：大气）标定产品http:///mcstweb/index.html

MOD01

Level-1ARadianceCounts辐射值MOD02

Level-1BCalibratedGeolocatedRadiances经过标定与地理定位的辐射值MOD03

GeolocationDataSet地理定位数据集大气产品/

MOD04

AerosolProduct气溶胶MOD05

TotalPrecipitableWater(WaterVapor)可降水总量（水汽）MOD06

CloudProduct云MOD07

AtmosphericProfiles大气廓线MOD08

GriddedAtmosphericProduct栅格化大气产品MOD35

CloudMask云掩膜2025/10/852.44种产品：按照4个专题（2/4：陆地）陆地产品http:///dataproducts.asp；/

MOD09

SurfaceReflectance地表反射MOD11

LandSurfaceTemperature&Emissivity陆地表层温度与发射MOD12

LandCover/LandCoverChange土地覆盖/土地覆盖变化MOD13

GriddedVegetationIndices栅格化植被指数MOD14

ThermailAnomalies,Fires&BiomassBurning热异常、火、生物燃烧MOD15

LeafAreaIndex&FPAR叶面积指数、光和活性分量MOD16

Evapotranspiration

蒸腾与蒸散MOD17

NetPhotosynthesisandPrimaryProductivity净光和与初级生产力MOD43

SurfaceReflectanceBRDF地面二向性反射MOD44

VegetationCoverConversion植被覆盖转化增补-1

土壤、森林、草地百分比2025/10/862.44种产品：按照4个专题（3/4：冰雪）冰雪产品http:///daac/modis/index.html

MOD10

SnowCover雪盖MOD29

SeaIceCover海冰2025/10/872.44种产品：按照4个专题（4/4：海洋

）海洋产品http:///

MOD18

NormalizedWater-leavingRadiance归一化离水辐射MOD19

PigmentConcentration色素浓度MOD20

ChlorophyllFluorescence叶绿素荧光MOD21

Chlorophyll_aPigmentConcentration叶绿素A浓度MOD22

PhotosyntheticallyAvailableRadiation(PAR)可光和辐射MOD23

Suspended-SolidsConcentration固体悬浮物浓度MOD24

OrganicMatterConcentration有机物浓度MOD25

CoccolithConcentration球石浓度（钙质深海植物）MOD26

OceanWaterAttenuationCoefficient海水衰减系数MOD27

OceanPrimaryProductivity海洋初级生产力MOD28

SeaSurfaceTemperature海洋表面温度MOD36

TotalAbsorptionCoefficient总吸收系数MOD37

OceanAerosolProperties海洋气溶胶特性MOD39

ClearWaterEpsilon纯净水Epsilon系数2025/10/882.44种产品之一：MOD02(Level1B数据)波段波幅（nm）空间分辨率波段波幅（nm）波幅（μm）空间分辨率

反射（星下点，m）

反射发射（星下点，m）1620-67025018931-941

10002841-87625019915-965

10003459-47950020

3.660-3.84010004545-56550021

3.929-3.989100051230-125050022

3.929-3.989100061628-165250023

4.020-4.080100072105-215550024

4.433-4.49810008405-420100025

4.482-4.549100010009438-4481000261360-1390

100010483-493100027

6.535-6.895100011526-536100028

7.175-7.475100012546-556100029

8.400-8.700100013h662-672100030

9.580-9.880100013l662-672100031

10.780-11.280100014h673-683100032

11.770-12.270100014l673-683100033

13.185-13.485100015743-753100034

13.485-13.785100016862-877100035

13.785-14.085100017890-920100036

14.085-14.38510002025/10/893.

44种产品：按照等级，对应数据格式与处理软件

数据水平(Level,L)数据格式数据处理软件1,2Swath(卫星格式)MODISRe-projectionTools,Swath(MRTSwath)2G,3,4Grid（地球格式）MODISRe-projectionTools(MRT)2025/10/8103.

44种产品：数据格式-Swath（以卫星扫描为基础）（1）NASASwath:5分钟数据（2）国内Swath：按照轨道，3-13分钟数据2025/10/8113.

44种产品：数据格式-Grid（落实到特定地球投影）（0，0）H26,V4HV(0,0)2025/10/8121.卫星与传感器：Terra-MODIS,Aqua-MODIS4.产品的依赖关系2025/10/8134.产品的依赖关系：很少有产品是独立生产出来的，前期产品如果存在误差，会传递到后面的产品，这些信息在QA中有记录植被指数（MOD13）表观反射（MOD02，1B）等地表反射（MOD09）等气溶胶（MOD04）等2025/10/8145.各个产品内部的依赖关系

MOD09:科学数据集–地表反射TerraAqua1SurfaceReflectanceDailyL2GGlobal1kmand500mMOD09GAMYD09GA2SurfaceReflectanceDailyL2GGlobal250mMOD09GQMYD09GQ3SurfaceReflectanceDailyL3Global0.05DegCMGMOD09CMGMYD09CMG4SurfaceReflectance8-DayL3Global500mMOD09A1MYD09A15SurfaceReflectance8-DayL3Global250mMOD09Q1MYD09Q16SurfaceReflectanceDailyL2GGlobal500mMOD09GHKMYD09GHK7SurfaceReflectanceDailyL2GGlobal250mMOD09GQKMYD09GQK8SurfaceReflectanceQualityDailyL2GGlobal1kmMOD09GSTMYD09GST2025/10/8151.卫星与传感器：Terra-MODIS,Aqua-MODIS5.各个产品内部的依赖关系

MOD13科学数据集–植被指数TerraAqua1VegetationIndices16-DayL3Global250mMOD13Q1MYD13Q12VegetationIndices16-DayL3Global500mMOD13A1MYD13A13VegetationIndices16-DayL3Global1kmMOD13A2MYD13A24VegetationIndices16-DayL3Global0.05DegCMGMOD13C1MYD13C15VegetationIndicesMonthlyL3Global1kmMOD13A3MYD13A36VegetationIndicesMonthlyL3Global0.05DegCMGMOD13C2MYD13C22025/10/8165.各个产品内部的依赖关系：MOD132025/10/8176.数据产品质量管理之一：文件层次（版本）,以MOD13为例

。C004C005波段科学数据集（SDS）科学数据集（SDS）波段1250m16daysNDVI250m16daysNDVI12250m16daysEVI250m16daysEVI23250m16daysNDVIQuality250m16daysVIQuality34250m16daysEVIQuality5250m16daysRedReflectance250m16daysRedReflectance46250m16daysNIRReflectance250m16daysNIRReflectance57250m16daysBlueReflectance250m16daysBlueReflectance68250m16daysMIRReflectance250m16daysMIRReflectance79250m16daysViewZenithAngle250m16daysViewZenithAngle810250m16daysSolarZenithAngle250m16daysSolarZenithAngle911250m16daysRelativeAzimuthAngle250m16daysRelativeAzimuthAngle10250m16dayscompositedayoftheyear11250m16dayspixelreliability122025/10/8186.数据产品质量管理之一：

不同版本（MOD13,C5比C4的改进

）Kamel

Didan,AlfredoHuete.MODISVegetationIndexProductSeriesCollection5ChangeSummary[M].TBRSLab.,TheUniversityofArizona.June29th,2006（1）在数据产品的内容与结构方面，在数据波段中，去除了冗余的“EVI-QA”波段，增加个“原始数据日期”和“像元可靠性”波段。在植被指数质量波段（VI-QA）中，去除了冗余的“合成方法”，扩展了“水陆标记”的信息内容。全部文件使用内部压缩技术，使总数据量减少为原来的1/4。（2）、在数据质量方面，对每个像元受云、云边、云影、气溶胶影响程度进行了更详细的评估，保障污染小的像元进入合成；合成时采用“在不小于max(NDVI)10%的n个像元中选择视角最小的像元”，增加了小视角晴天像元被选中的几率，但是同时提示，这只是初步解决方案。对Terra和Aqua双星，采用“半合成期错位”方法，使时间分辨率提高1倍。为解决EVI在冰雪地区不稳定问题，增加了“增强型植被指数-2”EVI2。（3）在数据残留问题方面，已经认定内陆水面NDVI异常过高的问题，但是目前尚没有完整的解决方案。因此，提出需要更可靠的辅助数据，以便进行水面、水边、湿地、水田等地区与植被相关的研究。2025/10/8196.数据产品质量管理之一：

MODIS陆地产品更新计划（Wolfe,2007）MODIS在C4以后正式发布。C4以后，版本更新后，并不保障每个版本都有完整的数据。2025/10/8207.数据产品质量管理之二：QA

处理软件-LDOPEMODISLandDataOperationalProductEvaluation(LDOPE)Tools250m16daysNDVIQuality:经过LDOPE中的2个函数（unpack_sds_bits

；cp_proj_param）；可以解码为9-10个波段（以下为在LDOPE基础上自行开发的界面。林昕）。

2025/10/8217.数据产品质量管理之二：像元层次（QA），经过解码后的MOD13QABitNo.C4版本：10个波段C5版本：9个波段0-1(1)质量总评：0-3（MODLANDQA）(1)质量总评：0-3（MODLANDQA）2-5(2)可用性：0-15（VIusefulness）(2)可用性：0-15（VIusefulness）6-7(3)气溶胶含量（Aerosol）(3)气溶胶含量（Aerosol）8(4)是否为云边（Adjacentcloud）(4)是否为云边（Adjacentcloud）9(5)大气二向性校正（Atm.BRDFcorrection(5)大气二向性校正（Atm.BRDFcorrection10(6)是否为混合云（Mixedcloud）(6)是否为混合云（Mixedcloud）11(7)陆地/水标记（Land/waterflag）Bit=11~12(7)陆地/水标记（Land/waterflag）Bit=11~131213(8)雪/冰（Snow/Ice）14(9)云影（Shadow）(8)雪/冰（Snow/Ice）15(10)合成方法（Compositemethod）(9)云影（Shadow）2025/10/8227.数据产品质量管理之二：像元层次（QA）东北呼伦湖：水面上的高NDVI地区，如果没有数据质量标记，可能错误地理解为水面植被（蓝藻爆发？）2025/10/8237.数据产品质量管理之二：像元层次（QA）2006年7月28日-8月12日，第209-214天合成。同期Terra与Aqua

NDVI差值（绝对值）。

Terra气溶胶分布Aqua气溶胶分布2025/10/8248.展望：在更大的系统中理解MODIS数据的作用2025/10/8258.展望：在更大的系统中理解MODIS数据的作用:（1）AVHRRAVHRR-3波段设置波段星下点分辨率（km）波幅(um)典型应用11.090.58-0.68白天云与地面制图21.090.725-1.00水陆边界3A*1.091.58-1.64云-雪检测3B1.093.55-3.93夜间云制图，海面温度41.0910.30-11.30夜间云制图，海面温度51.0911.50-12.50海面温度卫星开始日期结束日期NOAA-71981-07-011985-02-08NOAA-91985-02-111988-11-07NOAA-111988-11-111994-09-19NOAA-9(降轨)1994-09-201995-01-18NOAA-