Цель работы: Обработать данные MODIS до уровня Level1A (продукт MOD01 в формате hdf).

Ход работы:

При приеме данные формата Level0 (формат PDS) создаются станцией ЕОСкан. После приема данных со спутника MODIS, осуществляется дальнейшая обработка. Для их преобразования в форматы Level1A/1В используется пакет IMAPP.

В файлах формата Level0 (PDS) поток данных записан так, как он формируется спектрорадиометром на борту спутника. Он представляет собой последовательность пакетов данных. Размеры пакетов могут быть различными и указываются непосредственно в пакетах. Каждый из них содержит либо некоторый объем выходных данных спектрорадиометра, либо вспомогательную информацию (в том числе необходимую для калибровки и географической привязки данных в процессе преобразования в форматы более высоких уровней), а также служебные и контрольные параметры, включая время съемки.

Данные формата Level1A (продукт MOD01 по номенклатуре продуктов EOS) представляют собой результат распаковки данных формата Level0. В файлах MOD01 изображения записаны в растровом виде, и поэтому они читаются гораздо быстрее. Данные в файлах MOD01 не подвергнуты никакой обработке по сравнению с PDS. Один файл PDS преобразуется в один файл MOD01, который содержит всю исходную научную и служебную информацию.

Данные в файлах формата Level1B (продукты MOD02) откалиброваны и сопровождаются географической привязкой. В процессе преобразования из уровня 1А в уровень 1B данные разного пространственного разрешения разделяют на разные файлы. Всего существует четыре продукта MODIS этого уровня:

- MOD021KM (данные всех 38 каналов, приведенные к разрешению 1 км),

- MOD02HKM (данные 1 - 7го каналов, приведенные к разрешению 500 м),

- MOD02QKM (данные 1го и 2го каналов с разрешением 250 м),

- MOD02OBC (бортовые калибровочные данные) - этот продукт приложением ScanViewer не используется.

В файлах уровней 1A/1B данные записываются в 16-разрядных словах (одно слово на пиксел на канал). Максимальные значения могут соответствовать 12 битам в файлах уровня 1A и 15 битам - в файлах уровня 1B.

Первичная обработка данных MODIS, осуществляется в приложении Scan Viewer. В этом приложении командой File/List создается окно, в котором указываются следующие характеристики:

- имя файла (file)

- название продукта по номенклатуре EOS (Product)

- дата начала съемки фрагмента, записанного в файле (Date)

- время начала (Start time)

- время окончания (End time)

- количество сканов (Num.scans)

В состав приложения ScanViewer для работы с данными спектрорадиометра MODIS входит группа модулей, которая является частью приложения ScanViewer 4.0 и обеспечивает возможность просмотра и географической привязки данных спектрорадиометра MODIS в форматах Level0 (называемом также PDS), Level1A (продукт MOD01) и Level1B (продукты MOD021KM, MOD02HKM, MOD02QKM).

При просмотре возможен выбор любого фрагмента изображения и любой комбинации спектральных каналов для загрузки в собственные окна или RGB-синтеза. Предоставляется возможность управления преобразованием разрядности из 16 в 8 бит при загрузке.

Возможность создания новых файлов для записи фрагментов исходных данных предоставляется только для формата PDS. Фрагмент для сохранения в новом файле можно выбирать только по времени начала и окончания, селекция спектральных каналов и ограничение полосы обзора не допустимы. Привязку выполняют по независимым орбитальным данным формата NORAD/TLE. Далее выполняется распаковка данных, с помощью пакета IMAPP. Данный пакет содержит:

1. Программа распаковки данных (unpack.exe). Программа unpack.exe предназначена для распаковки данных уровня Level0 в файлы уровня Level1a в формате HDF. Файл данных MODIS уровня Level0 содержит последовательность CCSDS пакетов, восстановленных из сигнала, принятого с борта спутника. В терминологии EOSDIS такой файл (точнее, набор файлов ) называется Production Data Set (PDS). Файл данных MODIS уровня Level1a - стандартный продукт EOSDIS с кодовым названием MOD01. Он имеет формат HDF и содержит массивы данных, полученных детекторами, и данные бортовой телеметрии.

2. Программа геолокации (geolocate.exe). Программа осуществляет географическую привязку файла данных MODIS и создает файл формата HDF, содержащий массивы значений широты и долготы, а также углы сканирования для каждого пиксела с разрешением 1 км. Выходной файл является продуктом MOD03. IMAPP может вычислить поля геолокации, используя эфемериды спутника и дополнительную информацию, передаваемую непосредственно в потоке бортовой телеметрии. Это позволяет проводить привязку сразу после получения данных. К сожалению, информация, передаваемая в режиме прямого вещания (DB), может содержать погрешности, которые не позволяют гарантировать точность привязки лучше чем ~ 10 км. Пакет IMAPP позволяет также использовать точные эфемериды и данные об ориентации, получаемые и предоставляемые службами управления орбитальным сегментом. Благодаря использованию этих данных точность привязки может быть повышена до ~1 км. Недостаток использования точных данных заключается в том, что они имеют значительный объем и доступны только через несколько дней после приема.

3. Программа калибровки (calibrate.exe). Последняя из трех основных программ пакета IMAPP предназначена для калибровки данных MODIS в абсолютные значения спектральной плотности энергетической яркости (в единицах Вт м-2 мкм-1 стер-1). В результате создается стандартный продукт MOD02. Алгоритмы калибровки описаны в книге "MODIS Level 1B Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD MOD01)". Выходной продукт содержит четыре отдельных файла:

- MOD02QKM - калиброванные данные 1-2-го каналов с разрешением только 250 v;

- MOD02HKM - калиброванные данные 3-го-7-го каналов с разрешением 500 м и 1-го-2-го каналов, приведенные к разрешению 500 м;

- MOD021KM - калиброванные данные каналов с разрешением 1 км, разделенных на две категории: видимые и БИК (8-19, 26) и тепловые ИК (20-36 за исключением 26). Также содержит данные каналов с разрешением 250 и 500 м, приведенные к разрешению 1 км;

- MOD02OBC - данные бортовой калибровки, содержащиеся в информации уровня Level1A.

В качестве входных программа калибровки использует файлы уровня Level1A и файлы геолокации, созданные на предыдущих этапах обработки.

В конечном итоге мы получаем данные в формате Level1B (продукты MOD02) с географической привязкой. MOD021KM (данные всех 38 каналов, приведенные к разрешению 1 км), MOD02HKM (данные 1 - 7го каналов, приведенные к разрешению 500 м), MOD02QKM (данные 1го и 2го каналов с разрешением 250 м), MOD02OBC.

Лабораторная работа №2.