Question

modis火产品的算法哪位大侠能给讲讲 ？谢谢！！！！！！！！！

Answer 1

您好！

4.1 输入数据
4.1.1 MODIS火产品需要下列信息
MOD35云掩膜产品—250m/500m/1km（包括卷云的监测）；太阳高度角和太阳方位角，观测角和方位角；MODIS第1波段与第2波段的未经修正的地面反射率；MODIS第6、7、21，22和31波段的辐射率；陆地掩膜。
4.1.2 火烧迹地产品需要下列信息
MODIS第3级火产品；MODIS 250m植被指数产品；MODIS第20波段的辐射率；火的历史发生记录。

4.2 输出数据：每日250米、1公里火点数据产品。
每日（特殊地区和特殊时期每日4次）火点数据（使用白天与夜晚的算法），旬、月合成数据。
4.3 基本原理：多光谱火点判识基于火点像元亮温特征及其与背景之间的亮温偏差。
4.4 火点的识别标准
下述方法源自上面讨论到的火点辐射的物理基础，以及现行用于 AVHRR 和 GOES 数据的算法。方程适用于白天情况，同时也给予了夜晚的阈值。

（ 1 ）云检测及卫星扫描角订正
在对所有陆地像素提取火点信息时，用 MODIS 云检测算法确定云。如果厚云在 0.66μm 通道的反照率大于 0.2 ，那么就可以认为不会有火点信号穿过这些云。 MODIS 的云产品包括 250m 分辨率资料的云检测，扫描角限制在 45o 之内。

（ 2 ）大气订正
应用 T 4 和 T 11 的组合来订正气体的吸收。小云块会减少 11μm 通道火点的温度且会影响这一通道的水汽订正。

（ 3 ）背景信息
需要建立被监测点与其周围像素点温度间的关系。周围像素点用于背景温度估计（或非火像元温度估计）。在此方法中，假定火点像素背景温度与周围像素温度间的相关性随像素间距离的增加而减小。确定背景温度时，要求所有分析点中要有不低于 25% 的点为非火像元，分析区的大小可调，直到 25% 的要求达到满足。提取背景信息时滤除火点的条件为： ΔT 41 = T 4 -T 11 ＞ 20 K （夜间为 10K ）； T 4 ＞ 320K （ 315K ）。排除这些火点后。就可以得到 11μm 通道的背景温度（ T 11b ）和它的标准偏差（ δT 11b ）。用同样的方式，可以计算得到 T 4b 和 δT 4b 。进一步，可以计算 4μm 和 11μm 两个通道背景温度差的中值（ ΔT 41b ）和标准偏差（ δΔT 41b ）

（ 4 ）火点确认
火点排除： 所有满足 T 4 <315K （夜间 305K ）或 ΔT 41 ＜ 5K （ 3K ）的像素都不是火点。
火点确认：如果一个像素点同时满足如下的 5 项条件 { （ A or B ） and （ a or b ） or （ X ） } ，就可以将该点确认为火点。（如果标准差（ δT 4b 和 δΔT 41b ）小于 2K ，那么就用 2K 来代替）： A ： T 4 ＞ T 4b 十 4δT 4b

式中：如果 T 4b 小于 2K ， 则设定 T 4b ＝ 2K
a ： ΔT 41 >ΔT 41b +4δT 41b
B ： T 4 >320K （夜间 T 4 >315K ）；
b ： T 41 >20K （夜间 T 41 >10K ）；
X ： T 4 >360K （夜间 T 4 >330K ）。

（ 5 ）耀斑的滤除
白天如果 0.64μm 和 0.86μm 两个通道的反射率都大于 0.3 （相当 4μm 通道的亮温达 312K ），且耀斑角小于 40 ，可以排除这点是火点的可能性。

（ 6 ）综合结果
由于 MODIS 的空间响应函数为三角形，同一扫描线上的两个邻近像元会对某一火点产生响应。对强火点尤其如此。人们已经寻到确定过火像素数的方法，其中的一种方法是统计法，也是下面将介绍到的目前正在使用的一种方法， 10km 的栅格火产品也是采用的此方法。由于 MODIS 三角形的空间响应函数只在扫描方向上影响火点分布特征的判识，而在航线方向上没有明显的影响，所以必要时可用于邻近火点像元的判识。第一步是要确定 100km×100km 网格的火点像素总数（ N f ）；扫描线方向上三个一组的组数（ Ns ）；轨道方向上三个一组的组数（ Nt ）。如果 N s -N t ＞ 3 ，并且 N s -N t ＞ N f ／ 3 ，那么就需要进行火点确认。用下列原则和方法：

①单一火点不用确认。
②沿航线方向邻近的火点像元，利用 MODIS 空间响应函数的特征，可以将其转变成单一像元的情形，来进行判识：
L 4c =L 4α +L 4β -L 4b
式中： α 、 β 代表两个邻近的像元， b 为背景， c 为由 α 、 β 转变面来的单一像元。
式中的辐射量用普朗克函数来转换：
L 4 =P （ T 4 ）
利用逆普朗克函数可以得到亮度温度：
T 4c =P -1 （ L 4c ）
同样的方法可以用到 11 通道的情形， L 4b 是 4um 通道的背景辐射。
沿航线排列的 N 个邻近火点的判识：
L λc1 =L λ1 +1/2L λ2
L λci = 1/2L λi +1/2L λi+1 （ 1 ＜ i ＜ N-1 ）
L λcN = L λN+ 1/2 L λN-1
如果 4μm 通道中心点辐射过高，就根据中心点权重平均的结果来判识火点。

（ 7 ）火体释放辐射的总辐射率
在 4μm 通道，火体辐射出的能量和探测到的温度之间的关系可近似表述如下：
E f =4.34×10 -19 （ T 4 8 -T 4b 8 ）（ m/W/ 像素）

（ 8 ）暗火和燃烧阶段
这部分火点判识算法用于判断火点是处于暗火阶段还是处于燃烧阶段。区分暗火和燃烧两种状态，需要用到如下判识：
ΔT 11 ＞ 2δT 11b ， ΔT 11 ＞ 2K ，和 ΔT 4 ＞ 10K
仅仅使用 T 4 和 E f 间的平均关系来提取 E f 信息。第 11μm 和 4μm 两个通道的亮温组合可用于区分火区的三种不同状态：暗火、明火和二者间而有之。为了减少背景温度的影响，在 11μm 和 4μm 图像上，首先标出温度为 300 度和反照率为 0 的像素点。通过众多的仿真实验，可以得到 11μm 和 4μm 两个通道中火点与背景之间温度偏差满足如下关系： ΔT 11 =0.057ΔT 4 1.1

用于区分暗火区和明火燃烧区的判识标准为：
如果 δT 11 ＜ 1.0K ，那么为明火燃烧区。
如果 δTt 11 ＜ 1.7K ，那么为暗火区。
*δT 11 =ΔT 11 / （ 0.0057ΔT 4 1.1 ）
否则为混合 状态 。

4.5 火点的分级标准
根据 4μm 通道的亮度温度，可以对 250 米及 1 公里火点产品进行火点分级。火点分级标准如下：
0 级： T 4 ＜ 315K
1 级： 315K ＜ T 4 ＜ 320K
2 级： 320K ＜ T 4 ＜ 325K
3 级： 325K ＜ T 4 ＜ 335K
4 级： 335K ＜ T 4 ＜ 350K
5 级： 350K ＜ T 4 ＜ 400K
6 级： 400K ＜ T 4 ＜ 450K
7 级： 450K ＜ T 4 ＜ 500K