Sensor MODIS: descrição e produtos

Sensoriamento Remoto do Clima - SER-311
Sensor MODIS: descrição e produtos
Egidio Arai
[email protected]
28 de agosto de 2014
Terra / Aqua
Satélite Terra: Dez. 18, 1999
Satélite Aqua: Maio 04, 2002
Sensores das plataformas TERRA e AQUA
TERRA
• Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer (ASTER)
• Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES)
• Measurements of Pollution in the Troposphere (MOPITT)
• Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)
• Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer (MISR)
• Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS (AMSR-E)
• Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU)
• Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES)
• Humidity Sounder for Brazil (HSB)
• Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)
Sensor MODIS: Características
Sensor Whisk-broom.
Orbita: polar, 705Km de altitude, período médio de 98.9
min., ciclo de 16 dias.
Imageamento global a cada dois dias, cobertura diária
acima de 30° de latitude.
Largura da faixa: 2330 km
36 bandas espectrais: 29 - 1 km, 5 - 500 m & 2 - 250 m
Quantização: 12 bits
Passagem no equador
- Plataforma Terra: as 10:30
- Plataforma Aqua: as 13:30
Plataforma
Lançamento
1a Imagem
Terra
18/12/1999
Fev. 2000
Aqua
04/05/2002
Jun. 2002
LAR
GUR
A DA
FAIX
A
MODIS: Características Espaciais
250m
500m
1km
Produtos com 50 m de
precisão na geolocalização
no nadir nas bandas de 250m
Alta qualidade geométrica
MODIS: Resoluções Espectrais & Espaciais
Faixa Espectral
NOAA / AVHRR
Azul
Verde
Landsat ETM+
MODIS
0.450 - 0.515
0.459 - 0.479
0.525 - 0.605
0.545 - 0.565
0.550 - 0.680
Vermelho
Infravermelho Proximo
0.630 - 0.690
0.725 - 1.1 xm
0.520 - 0.900
0.775 - 0.900
Infravermelho Medio
0.620 - 0.670
0.841 - 0.876
1.230 - 1.250
Infravermelho Medio
1.550 - 1.750
1.628 - 1.652
Infravermelho Medio
2.090 - 2.350
2.105 - 2.155
Resolucao Espacial
30, 15m
250, 500, 1000m
16 dias
1 - 2 dias
Resolucao Temporal
12 horas
Como ter imagem do globo todo?
Cobertura Global
Earth Observing System Data and Information System (EOSDIS)
Produtos MODIS

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
Calibração
MOD 01 - Level-1A Radiance Counts
MOD 02 - Level-1B Calibrated Geolocated
Radiances
MOD 03 - Geolocation Data Set
Atmosfera
MOD 04 - Aerosol Product
MOD 05 - Total Precipitable Water (Water Vapor)
MOD 06 - Cloud Product
MOD 07 - Atmospheric Profiles
MOD 08 - Gridded Atmospheric Product
MOD 35 - Cloud Mask
Terra
MOD 09 - Surface Reflectance
MOD 11 - Land Surface Temperature & Emissivity
MOD 12 - Land Cover/Land Cover Change
MOD 13 - Gridded Vegetation Indices (NDVI&EVI)
MOD 14 - Thermail Anomalies, Fires & Biomass
Burning
MOD 15 - Leaf Area Index & FPAR
MOD 16 - Evapotranspiration
MOD 17 - Net Photosynthesis and Primary
Productivity
MOD 43 - Bidirectional Reflectance Distribution
Function and Albedo
MOD 44 - Vegetation Cover Conversion

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
Criosfera
MOD 10 - Snow Cover
MOD 29 - Sea Ice Cover
MOD 18
MOD 19
MOD 20
MOD 21
MOD 22
(PAR)
MOD 23
MOD 24
MOD 25
MOD 26
MOD 27
MOD 28
MOD 31
MOD 36
MOD 37
MOD 39
-
Oceano
Normalized Water-leaving Radiance
Pigment Concentration
Chlorophyll Fluorescence
Chlorophyll_a Pigment Concentration
Photosynthetically Available Radiation
-
Suspended-Solids Concentration
Organic Matter Concentration
Coccolith Concentration
Ocean Water Attenuation Coefficient
Ocean Primary Productivity
Sea Surface Temperature
Phycoerythrin Concentration
Total Absorption Coefficient
Ocean Aerosol Properties
Clear Water Epsilon
Níveis de Processamento
Nível de
Processamento
Definição
Nível 0
Dados brutos reconstruídos na resolução total, todas as
informações de comunicação removidas
(sem formato específico-12bits).
Nível 1
Dados de nível 0 são referenciados pela hora e adicionados
informações subsidiarias, incluindo coeficientes de
calibração geométrica e radiométrica, e informação de
geolocalização (HDF).
Nível 2
Variáveis geofísicas derivadas na mesma resolução e
localização dos dados de nível 1.
Nível 3
Variáveis “mapeadas” em grades de espaçamento uniforme,
normalmente completa e consistente.
Nível 4
Saídas de modelo ou resultados de análises dos dados de
níveis mais baixos.
Refletância de superfície
MODIS LAND – MOD09
Terra
Aqua
Surface Reflectance Daily L2G Global 1km and 500m
MOD09GA
C5
MYD09GA
C5
Surface Reflectance Daily L2G Global 250m
MOD09GQ
C5
MYD09GQ
C5
Surface Reflectance Daily L3 Global 0.05Deg CMG
MOD09CMG
C5
MYD09CMG
C5
Surface Reflectance 8-Day L3 Global 500m
MOD09A1
C5
MYD09A1
C5
Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250m
MOD09Q1
C5
MYD09Q1
C5
Surface Reflectance Daily L2G Global 500m
MOD09GHK
C5
MYD09GHK
C5
Surface Reflectance Daily L2G Global 250m
MOD09GQK
C5
MYD09GQK
C5
Surface Reflectance Quality Daily L2G Global 1km
MOD09GST
C5
MYD09GST
C5
* Todos os produtos no formato HDF-EOS
HDF (Hierarchical Data Format)

Desenvolvido pelo NCSA (National Center for
Supercomputing Applications) da Universidade
de Illinois.

Compartilhar dados em ambientes distribuídos

Orientado para dados científicos - padrão?

Reduzir tempo gasto na conversão de arquivos

Bibliotecas disponíveis para várias plataformas

Comporta diversos tipos de dados

Possui metadado para cada dado
HDF – Possíveis estruturas
HDF - Portabilidade
Possui bibliotecas para as seguintes plataformas






Sun
SGI
HP
DEC VAX
PC
Apple P. Macintosh
SunOS, Solaris
Irix
HPUX
OpenVMS
Solaris86, Linux,Windows
MacOS
HDF - Exemplo
Projeção Sinusoidal
1200km
h11v10
1200km
• Globo dividido em Tiles com 10 por 10 graus.
• O sistema de coordenadas começa no tile (0,0) (horizontal, vertical)
no canto superior esquerdo e termina no tile (35,17) no canto inferior direito
Tiles - MODIS
Tiles x Granule
MODIS
x tiles
Tiles– granules
x Granule
Produtos para:
• Ecossistemas terrestres (MODIS LAND)
• Oceano (MODIS OCEAN)
• Atmosfera (MODIS ATMOSPHERE)
Como obter
produtos MODIS?
Acesso direto
Como processar
produtos MODIS/Land?
Processamento MODIS
Pedido de imagens
“Download” de imagens
Reprojeção - MRT
Conversão para 8 bits
Importação no Spring
MRT 4.1 : Disponibilidade
• Download https://lpdaac.usgs.gov/tools/
• Registrar como usuário
• Download códigos de acordo com plataforma
• Download Guia do Usuário e Release notes
• Unzip arquivos
• Execute script de instalação (instal.bat)
(em PCs isso irá modificar ModisTool.bat)
MRT 4.1 - Resumo
• Importa dados MODIS em formato HDF
• Suporta produtos MODIS ‘LAND’ na projeção
sinusoidal (SIN) em nivel-2G, nivel-3 e nivel-4.
• Suporta multi-dimensional Science Data Sets
• Tipos de dados suportados
 inteiros de 8, 16, 32-bit
 reais de 32-bit
 os dados de saída são idênticos aos dados de entrada
Funcionalidades do MRT 4.1
• Reprojeta e mosaica dados MODIS na projeção
Sinusoidal usando o pacote de transformação
cartográfica generalizado (GCTP)
• Projeções de saída:
• Albers Equal Area
• Equirectangular
• Geographic
• Hammer
• Integerized Sinusoidal
• Interrupted Goode
• Homolosine
• Lambert Azimuthal
• Lambert Conformal Conic
• Mercator
• Molleweide
• Polar Stereographic
• Sinusoidal
• Transverse Mercator
• Universal Transverse Mercator
Funcionalidades do MRT 4.1
• Sub-amostragem espectral
 qualquer dado SDSs pode ser selecionado
• Sub-amostragem espacial
 Sub-amostragem por lat/long ou linha/coluna,
ou coordenadas de saída…
• Re-amostragem
 vizinho mais próximo
 interpolação bilinear
 convolução cúbica
• Conversão de formatos
• Conversão de datum
Requisitos do MRT 4.1
• Plataformas e Sistemas Operacionais
 Windows
 Linux
 Linux 64
 Sun/Solaris
 Macintosh OS X (Intel)
• Interface por linhas de comando ou GUI
• Requer Java 1.4 ou superior
http://java.sun.com/j2se/
Adaptação dos produtos da NASA

Utilização do MRT

Definição da projeção

Definição dos parâmetros do MRT

Conversão das imagens de 16 para 8
bits utilizando ConvGeotiff
Lambert Conformal Conic
Universal Transverse Mercator
Universal Transverse Mercator
FUSO 20
FUSO 21
FUSO 22
Geographic
Geographic zoom
ConvGeoTiff
ConvGeoTiff




Imagens de entrada com 16 bits
Restaura o valor do pixel (reflectância e
Índices de Vegetação)
pixel = pixel * 0.0001
Converte as reflectâncias em nível de cinza
(8 bits) utilizando o intervalo -0.01 a 1.0
Converte os Índices de Vegetação em nível
de cinza utilizando o intervalo -1.0 a 1.0
Limites da conversão das imagens de refletância
Exemplos Produtos MODIS Land
Produtos MODIS Land
Produto
Nome
Resolução
Espacial (m)
Frequência
MOD09/Y
Refletância de superfície
250, 500, 1000
Diária, 8 d
MOD10
Cobertura de neve
500, 5600
Diária, 8 d, M
MOD11
Temperatura da
superfície/Emissividade
1000, 5600, 6000
Diária, 8 d, M
MOD12
Tipo/Dinâmica da cobertura da Terra
500, 1000, 5600
Anual
MOD13/Y
Índice de Vegetaçào
250, 500, 1000,
16 d, M
MOD14/Y
Anomalias Termais, Fogo e queima
de Biomassa
1000
Diária, 8 d
MOD15/CY
Índice de Área Foliar/FPAR
1000
8d
MOD17
Fotossíntese Líquida e Produtividade
Primária
1000
8d
MCD43
BRDF/Albedo
500, 1000, 5600
16 d
MOD44
Campos contínuos de vegetação
500
Anual
MCD45
Área Queimada
500
M
MOD09 – Refletância da superfície
Imagem do dia 05/08/2010
MOD09 – Refletância da superfície
Mosaico dos dias 05 a 12/08/2010
MOD09 – Refletância da superfície
06/08/2013
05/08/2013
07/08/2013
12/08/2013
08/08/2013
05 a 12/08/2013
11/08/2013
09/08/2013
10/08/2013
MOD09
MOD09GQ
MOD09GA
MOD09Q1
MOD09A1
Global 0.05
graus
Resolução
250m
500m
250m
500m
0.05o
Data Inicial
~24 fev
2000
~24 fev
2000
~24 fev
2000
~24 fev
2000
~24 fev
2000
Tamanho
~78M
~85M
~72M
~68M
~980M
Dimensão
4800 x
4800
2400 x
2400
4800 x
4800
2400 x
2400
3600 x
7200
Número de
SDS
5
12 (9)
3
13
21
Temporal
Diário
Diário
8 dias
8 dias
Diário
Área
~10 x 10
lat/long
~10 x 10
lat/long
~10 x 10
lat/long
~10 x 10
lat/long
Global
MOD10 - Cobertura de neve
MOD11 - Temperatura da superfície
MCD12 - Tipo de cobertura da Terra
MOD14 - Anomalias Termais e Fogo
MOD14 + MOD09
MOD15LAI
Programas para processar HDF
Ferramentas para processar
• Modis Reprojection Tool (MRT )
• MRT-Swath - Swath-to-Grid Conversion
• Convgeotiff
• HDFView
• HDF-EOS to GeoTIFF Conversion (HEG)
• HDFLook
• ENVI, PCI, ERDAS, Matlab, Idrisi (comerciais)
HDFView 2.0 - NCSA
HDF Explorer
HDFLook
HDFLook
Laboratoire d'Optique Atmosphérique
Université des Sciences et Technologies de Lille
Sites com informações MODIS
index_mod021km.html
Estação de Recepção - INPE
http://e4ftl01.cr.usgs.gov/MOLT/
MOD09A1
MOD09A1
h12v10
25/04/2009
Sensoriamento Remoto do Clima - SER-311
Sensor MODIS: descrição e produtos
Egidio Arai
[email protected]
28 de agosto de 2014