MODISデータについて 最終更新日02/07/31
MODISデータとGTOPO30で見るアジア

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はじめに

このページは，MODISのデータ配布及びデータ解析法，アルゴリズムとその精度について 小林自身が勉強して理解したor理解しつつある内容をまとめたものです。 よって，理解した内容は客観性にかけ事実と反することも多々あるかと思います。 その際は，ぜひとも教えてください。

MODIS関連HP一覧

  • MODIS DATA PRODUCT
    MODISのデータプロダクトに関する紹介，ATBDのダウンロードサイト
  • MODIS MAP REPROJECTION
    MODISデータの地図投影法の変換を行うtoolのダウンロードサイト
  • MODLAND Developer Site
    MODISデータプロダクトに関する様々な情報（検証とか，PGEのバージョン情報とか）

    • MODISのLand関連プロダクト一覧

    MODISのLand関連のプロダクトには以下のようなものがある。

    MOD09(Surface Reflectance)
    MOD10(Snow Cover)
    MOD11(Land Surface Temperature/Emissivity)
    MOD12(Land Cover/Land Cover Change)
    MOD13(NDVI/EVI)
    MOD14(Thermal Anomalies)
    MOD15(LAI/ FPAR)
    MOD16(Evapotranspiration)
    MOD17(NPP)
    MOD43(Surface Reflectance/BRDF)

    HDFライブラリHDF4.1r4のインストールと使用方法
    （Redhat Linux 7.1 +gcc+g77版）


    最新のHDFライブラリのソースコードは以下のサイトから入手

    ソースコード取得サイト


    ・インストール法

    1.HDFライブラリの格納ディレクトリにて以下のサブディレクトリを構築しておく
    % mkdir bin lib man include

    2.次にconfigを実行
    % ./configure -v --prefix=[HDFライブラリの置き場所の絶対パス]

    3.makeを実行してソースコードをコンパイル（Linux+gcc+g77ではおびただしい数のwarningが出るが無視）
    % make

    4.実行ファイルのテストを実行（testは成功するはず）
    % make test

    5.ライブラリのインストール
    % make install

    ・ライブラリの利用方法(g77利用)

    コンパイル+リンク時に以下のようにします。

    % g77 main.f ***.f ***.f ***.f -L[HDFライブラリのディレクトリ] -lmfhdf -ldf -lz -ljpeg -lm

    例えばmain.f sub.fのファイルを/home/hideking/HDF/lib下にあるライブラリを用いてコンパイル,リンク を行うときは以下のようにします。

    % g77 main.f sub.f -L/home/hideking/HDF/lib -lmfhdf -ldf -lz -ljpeg -lm

    ・ライブラリの利用方法(gcc利用)

    コンパイル+リンク時に以下のようにします。

    % gcc -ansi -D_BSD_SOURCE -o main.c ***.c ***.c ***.c -I[HDFインクルードファイルのディレクトリ] -L[HDFライブラリのディレクトリ] -lmfhdf -ldf -lz -ljpeg -lm

    例えばmain.c sub.cのファイルを/home/hideking/HDF/lib下にあるライブラリを用いてコンパイル,リンク を行うときは以下のようにします。

    % gcc -ansi -D_BSD_SOURCE -main.c sub.c -I/home/hideking/HDF/include -L/home/hideking/HDF/lib -lmfhdf -ldf -lz -ljpeg -lm


    HDF　SDSデータタイプのフラッグと値の関係

    (HDF Users Guide, p2-14)

    HDF Data Type Data Type Flag and Value Description
    char8 DFNT_CHAR8 (4) 8-bit character type
    uchar8 DFNT_UCHAR8 (3) 8-bit unsigned character type
    int8 DFNT_INT8 (20) 8-bit integer type
    uint8 DFNT_UINT8 (21) 8-bit unsigned integer type
    int16 DFNT_INT16 (22) 16-bit integer type
    uint16 DFNT_UINT16 (23) 16-bit unsigned integer type
    int32 DFNT_INT32 (24) 32-bit integer type
    uint32 DFNT_UINT32 (25) 32-bit unsigned integer type
    float32 DFNT_FLOAT32 (5) 32-bit floating-point type
    float64 DFNT_FLOAT64 (6) 64-bit floating-point type



    MODISデータのピクセル位置と経度緯度情報の対応付け



    現在，http://edcdaac.usgs.gov/index.html にて公開されているMODISのLandデータプロダクトの多くは，地図投影法が Integerized Sinosoidal Projection（ISIN)となっている。この地図投影では，日本近傍はものすごくゆがんでいる。

    (例１ 北海道周辺)


    そこで，この地図投影法で得られたデータのピクセル位置と経度緯度情報との対応付けに関して考察を行った。

    ISINの場合，経度rと緯度pは，x,y平面には以下のような関係式によって投影される。

    x=rcos(p) -------(1)
    y=p ----------(2)


    画像の4隅の経度緯度情報は，HDFファイルのHeaderファイルから得られる。
    この値を(1),(2)に代入する。以下の図のように画像4隅をA,B,C,Dとする。 ここで，私達が知りたいのは，P点（x,y)という経度/緯度を持つピクセルの位置 (px,py)である。 なお，ピクセルの番号は，左上Aを(1,1),右下Dを(1200,1200)の座標としている。
    A B
    P(px,py)
    C D


    a. 緯度方向について

    ISINでは緯度は等間隔となっている。 従ってピクセル番号は以下の式で計算可能である。

    py=1200-integer((1200/|Ay-Cy|)*(y-Cy)) ----------(3)


    ここで，
    integer: 浮動小数点値 -->整数値へのキャスト兼四捨五入
    Ay:Aの位置における緯度
    Cy:Cの位置における緯度
    y:(2)式に目的地の緯度情報を代入したときの値。

    b.経度情報について

    x0,x1を以下のように定義する。
    x0:Aにおいて(1)の計算をした結果
    x1:Bにおいて(1)の計算をした結果
    xx:目的地の経度xに対応するISIN上での相対的な位置

    px=integer(1200*(xx-x0)/(x1-x0)) --(4)


    x0=Ax*cos(Ay) -----------(5)
    x1=Bxcos(By) ------------(6)
    xx=xcos(y) --------------(7)


    なお，AとBの座標のかわりにC,Dを使ってもよい。

    MOD09 Surface Reflectance Productについて
    MOD10 Snow Cover Productについて
    MOD11 Land Surface Temperature/Emissivity Productについて

    データ配布機関:EROS Data Center
    データ配布形式:HDF-EOS形式
    データ形式：2byte Unsigned integer
    地図投影法:Integerized Sinosoidal Projection
    データ格納状態：

    ・画像データ
    Scientific Data (HDF4.1r4_UserGuide p19-参照)
    Data Dimension:2
    Data size:1200*1200pixcel
    SD_INDEXとデータの対応関係
    ---------------------------------
    Index vs DATA
    0 ----> Daytime 1km Land Surface Temperature
    1 ----> Quality control for daytime LST and Emmisivity
    2 ----> Time of day time of daytime for Land Surface Temperature
    3 ----> View zenith angle of daytime for Land Surface Temperature
    4 ----> LST 8day Nighttiem 1km Land surface Temperature
    5 ----> Quality control for nighttime LST and Emmisivity
    6 ----> Time of nighttime of nighttime for Land Surface Temperature
    7 ----> View zenith angle of nighttimefor Land Surface Temperature
    8 ----> Band 31 Emissivity
    9 ----> Band 32 Emissivity
    10 ----> Day Clear sky conerage
    11 ----> Night Clear sky conerage
    12 ----> Column per global grid row in the MODLAND Integerized Sinosoidal
    ------------------------------------
    ・Header データ
    Vgroups
    その他

    long name Daytime 1km Land Surface Temperature
    units K
    Number type unit16
    _FillValue 0
    LST LST*scale factor
    scale_factor 0.02
    scale factor err 0.0
    add_offset_err 0.0
    calibrated_nt 0.0

    アルゴリズムとその精度
    これから

    MOD12 Land Cover/Land Cover Change Productについて

    データ配布機関:EROS Data Center
    データ配布形式:HDF-EOS形式
    データ形式：1byte Unsigned integer
    地図投影法:Integerized Sinosoidal Projection
    データ格納状態：

    ・画像データ
    Scientific Data (HDF4.1r4_UserGuide p19-参照)
    Data Dimension:2
    Data size:1200*1200pixcel
    SD_INDEXとデータの対応関係
    ---------------------------------
    Index vs DATA
    0 ----> Land Cover Type 1
    1 ----> Land Cover Type 2
    2 ----> Land Cover Type 3
    3 ----> Land Cover Type 4
    4 ----> Land Cover Type 5
    5 ----> Land Cover Type 1 Assesment
    6 ----> Land Cover Type 2 Assesment
    7 ----> Land Cover Type 3 Assesment
    8 ----> Land Cover Type 4 Assesment
    9 ----> Land Cover Type 5 Assesment
    10 ----> Land Cover QC Assesment
    11 ----> Land Cover Type1 Secondary
    12 ----> Land Cover Type1 Secondary Percent

    13 ----> LC property 1
    14 ----> LC property 2
    15 ----> LC property 3
    ------------------------------------
    ・Header データ
    Vgroups

    Land cover type 1について

    long name Land_Cover_Type_1
    units class number
    valid_range 0, 254
    _FillValue 255
    water 0
    evergreen needleleaf forest 1
    evergreen broadleaf forest 2
    deciduous needleleaf forest 3
    deciduous broadleaf forest 4
    mixed forests 5
    closed shrubland 6
    open shrublands 7
    woody savannas 8
    savannas 9
    grasslands 10
    permanent wetlands 11
    croplands 12
    urban and built-up 13
    cropland/natural vegetation 14
    snow and ice 15
    unclassified 254

    アルゴリズムとその精度
    これから

    MOD13 NDVI/EVIについて

    データ配布機関:EROS Data Center
    データ配布形式:HDF-EOS形式
    データ形式：2byte Signed integer
    地図投影法:Integerized Sinosoidal Projection
    データ格納状態：

    ・画像データ
    Scientific Data (HDF4.1r4_UserGuide p19-参照)
    Data Dimension:2
    Data size:1200*1200pixcel
    SD_INDEXとデータの対応関係
    ---------------------------------
    Index vs DATA
    0 ----> 1km 16days NDVI
    1 ----> 1km 16days EVI
    2 ----> 1km 16days Quality NDVI
    3 ----> 1km 16days Quality EVI
    4 ----> 1km 16days Red Reflectance
    5 ----> 1km 16days NIR Reflectance
    6 ----> 1km 16days Blue Reflectance
    7 ----> 1km 16days MIR Reflectance
    8 ----> 1km 16days Average View Zenith angle
    9 ----> 1km 16days Average Sun Zenith angle
    10 ----> 1km 16days Average Relative Azimuth angle
    ------------------------------------
    ・Header データ
    Vgroups
    その他

    long name 1 km 16 days NDVI
    units NDVI
    valid_range -2000, 10000
    _FillValue -3000
    scale_factor 10000.0
    scale_factor_err 0.0
    add_offset 0.0
    add_offset_err 0.0
    calibrated_nt 5

    アルゴリズムとその精度
    これから

    MOD14 Thermal Anomalies Productについて

    MOD15 LAI/ FPAR Productについて


    データ配布機関:EROS Data Center
    データ配布形式:HDF-EOS形式
    データ形式：1byte Unsigned integer
    地図投影法:Integerized Sinosoidal Projection
    データ格納状態：

    ・画像データ
    Scientific Data (HDF4.1r4_UserGuide p19-参照)
    Data Dimension:2
    Data size:1200*1200pixcel
    SD_INDEXとデータの対応関係
    ---------------------------------
    Index vs DATA
    0 ----> FPAR 1km: MOD15A2 Gridded 1km FPAR(8-day composite)
    1 ----> LAI 1km: MOD15A2 Gridded 1km LAI(8-day composite)
    2 ----> FPARLai_QC
    3 ----> FPAR_Extra_QC
    ------------------------------------
    ・Header データ
    Vgroups
    その他

    scale_factor 0.01
    add_offset 0.0
    add_offset_err 0.0
    calibrated_nt 21
    valid_range 0,100
    _FillValue 255
    long_name MOD15A2 MODIS Gridded 1KM FPAR (8-day composite)
    units Percent

    アルゴリズムとその精度
    これから

    MOD16 Evapotranspiration Productについて
    MOD17 NPP Productについて

    MOD43 Surface Reflectance/BRDF Productについて


    データ配布機関:EROS Data Center
    データ配布形式:HDF-EOS形式
    データ形式：2byte Signed integer
    地図投影法:Integerized Sinosoidal Projection
    データ格納状態：

    ・画像データ
    Scientific Data (HDF4.1r4_UserGuide p19-参照)
    Data Dimension:3
    Data size:7*1200*1200pixcel
    SD_INDEXとデータの対応関係
    ---------------------------------
    Index vs DATA
    0 ----> Nadir_Reflectance
    1 ----> Nadir_Reflectance_Qality
    ------------------------------------
    ・Header データ
    Vgroups
    その他

    long_name Nadir_Reflectance
    units reflectance, no units
    valid_range 0, 32766
    _FillValue 32767
    scale_factor 1.0E-4
    add_offset 0.0
    scale_factor_err 0.0
    add_offset_err 0.0
    calibrated_nt 5
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