Assessing MODIS Land Cover Products over China with Probability of Interannual Change

Accurate and up-to-date land cover data are important for climate-change modeling. Quality assessment is becoming critical, as many satellite-based land cover products of differing scales have been released to meet the needs of scientific studies. In this study, the authors assessed the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer（MODIS） land cover products by analyzing the probability of interannual change from 2001 to 2012. The authors found that, cumulatively, 43.0% of MODIS land cover had changed over China from 2001 to 2012 at least once. Of this percentage, 12.1% was considered unreasonable change, 6.1% was considered reasonable change, and areas of confusion accounted for about 24.8%, giving rise to great uncertainty in the products. MODIS Collection 51 products clearly have less uncertainty than the Collection 5 products. Areas of reasonable change occurred in transition zones of ecological, biophysical, and climate gradients, while areas of unreasonable change appeared in heterogeneous landscapes. The misclassifications at three spatial scales of horizontal grids used in regional climate models occurred largely in the heterogeneous landscapes, and the areal percentage of misclassification decreased with larger horizontal grid spacing. In addition, the misclassifications in MODIS products often occurred among specific classes, which are geographically, ecologically, and spectrally similar, with low discriminative spectral-temporal signals. The effect of classification uncertainty should be made known, and further improvements are still needed for application in regional climate models. The authors＇ findings have important implications for better understanding the uncertainties of MODIS land cover products, and for improving the land surface parameterization for regional climate models.     

FY-3C VIRR大气可降水产品生成和检验

风云三号C星(FY-3C)可见光红外扫描辐射计(VIRR)两个红外分裂窗通道数据生成的晴空大气可降水(TPW)产品已投入业务使用。本文介绍了该产品的生成方法,并从产品精度和稳定性两个方面评价产品质量。与MODIS Terra TPW的月平均数据对比,FY-3C VIRR TPW能正确反应大气可降水的全球分布。与2015年3月—4月的全球探空数据对比,FY-3C VIRR TPW均方根误差为5.36 mm,相对误差在水汽值大于30 mm时在20%以内,并且夜间产品精度优于白天。相比于MODIS红外TPW产品与探空数据的误差,FY-3C TPW精度略好。计算2015年1月至2016年7月FY-3C VIRR TPW产品相对探空数据的月均方根误差,19个月均方根误差的标准差是0.54 mm,小于同期MODIS Terra TPW均方根误差的标准差,说明FY-3C VIRR TPW产品在检验时期内更稳定。FY-3C VIRR TPW产品精度较高且质量稳定,具备广泛应用能力。     

多目标的卫星仪器宽动态非线性定标

传统的场地辐射定标方法由于定标样本少,难以覆盖遥感器动态范围,且不能发现仪器辐射响应是否存在非线性特性。针对这一问题,本文提出了基于多种亮暗等级的地球稳定目标(盐湖、沙漠和海洋)的卫星传感器宽动态非线性辐射定标方法。该方法以MODIS和NCEP数据产品作为稳定目标的地表特性、大气状况的先验知识库,利用大气辐射传输模型计算的多个稳定目标的大气层顶辐射值为定标基准,以二次多项式为定标方程,实现宽动态的非线性辐射定标,并以Aqua/MODIS观测值作为参考,对定标基准的精度进行评估。结果显示,对于反射太阳波段,辐射传输模型的计算值与MODIS观测值间的偏差均值在2%以内。最后,以气象卫星遥感器MERSI为例,基于2014年在稳定目标上空获取的大量定标样本,对其反射太阳通道的辐射响应特性进行研究,从而确定辐射定标方案和辐射定标方程的系数,然后采用敦煌试验场的同步实测数据对定标结果进行验证。结果表明,除了940 nm的水汽强吸收通道,其他通道的定标精度基本在5%以内。     

评估MODIS的BRDF角度指数产品

应用地表观测的二向性反射数据集和多种MODIS数据产品,通过统计分析,对MODIS的二向性反射角度指数产品进行综合评估,结果表明:(1)MODIS角度指数包含了地表三维结构信息,有望用来反演地表的物理结构参数;(2)MODIS角度指数是内在的三维关系,各向异性因子(Anisotropic Factor:ANIF)和各向异性指数(Anisotropic Index:ANIX)高相关,建议去掉ANIF以精炼MODIS角度指数产品;(3)各向异性平整指数(Anisotropic FlatIndex:AFX)较好地指示了地表基本散射类型的变化,且具有较小的类内方差,对改善特定地表分类精度可能会更有用.     

MODIS数据在林火监测中的应用研究

提出了MODIS在林火监测中的应用方法，其核心是利用MODIS热红外波段亮度温度阈值与植被指数相结合进行火点识别。对中、蒙、俄三国交界地区进行实例应用，结果表明，该方法能有效检测火点，减小由裸土、水体和云引起的误判。     

基于MODIS数据的城市热岛动态监测及时空变化分析

以人口密集、经济快速发展的福建省沿海地区为研究区，在遥感和地理信息系统技术支持下，采用经优选的MODIS遥感数据反演的地表温度，提取城市热岛和植被覆盖信息，对研究区城市热岛进行动态监测和时空变化分析，并对地表温度与植被覆盖的互动关系进行定性与定量分析。结果表明：福建沿海城市热岛面积整体上呈逐年增长趋势，福州和莆田更为明显；城市热岛主要集中在人口密集、工商业发达的区域，同时沿海平原的热岛效应比内陆山区更为显著；地表温度与植被覆盖呈负相关，并且相关系数逐年增长。     

MODIS数据地表温度反演分裂窗算法的IDL实现

地表温度是气象、水文、生态等研究领域中的一个重要参数。本文针对MOD IS数据的分裂窗算法进行了简要的介绍,并对参数的获取进行了分析。该算法已经被推荐并已经应用于中国地表温度产品生产。为了进行义务化流程生产地表温度产品,我们在IDL6.0环境下,编程实现了该算法。该程序运算速度快,操作简便,不需人为干预就可快速反演地表温度,非常适合批量计算MOIDS地表温度。     

MODIS卫星植被指数产品在干旱监测中的应用

利用2002年和2003年8月下旬同期的MODIS卫星资料,在水体判识和云检测的基础上,分别计算了归一化植被指数。对2003夏季杭州地区伏旱情况进行了植被指数的差值分析,并于同期降水监测站的资料进行对比。结果表明,植被指数的差异可以定性的反映出年际间旱情的差异和受旱的范围,是一种简单易行的旱情监测方法。     

基于傅立叶变换的混合分类模型用于NDVI时序影像分析

应用2004年MODIS的时序NDVI数据，在分析湖北省不同地物类型的NDVI曲线季节性变化特征的基础上，设置对应的阈值，先后将水体、居民地与其他地物类型分离开。将去除了水体和居民地影响的剩余的NDVI序列影像傅立叶变换的1／12频率分量引入到地表覆盖分类的特征空间中，与其最大值影像和平均值影像组合，经过归一量化处理后合成一个类似具有三波段的卫星影像。在合成后的影像上利用最大似然法对其他地类进行分类。研究表明，引入傅立叶变换的特殊频率分量是分析多时相MODIS数据及提取地表植被覆盖信息的有效工具。     

基于MODIS数据的二类水体叶绿素反演算法理论与实现

在NASA-MODIS海洋组提出的二类水体叶绿素a的半分析算法的基础上，使用叶绿素荧光理论对其进行了改进，建立了一个适用于我国的海洋叶绿素浓度反演模型，并选取2003年黄海区域的MODIS数据对算法进行了验证。