B63. Обработка данных спектрорадиометра MODIS
уровня LEVEL0 средствами пакета программ IMAPP
8B3.1. Назначение и основные функции
Пакет программ IMAPP (International MODIS/AIRS Processing Package) предназначен для преобразования данных сканера MODIS (в будущем также и AIRS) из файлов формата Level0 в продукты уровней Level1A и Level1B.
Пакет был создан в Космическом научноинженерном центре (SSEC) Висконсинского университета (США) на основе рабочего программного обеспечения обработки данных MODIS, используемого в NASA. Пакет IMAPP распространяется бесплатно на условиях лицензии GNU General Public License. Базовый вариант пакета и документация к нему свободно доступны в Интернет на сервере SSEC по адресу:http://cimss.ssec.wisc.edu/~gumley/IMAPP/IMAPP.html.
Пакет IMAPP используют для обработки данных MODIS уровня Level0 (PDS), полученных в режиме прямого вещания (Direct Broadcast). Эта обработка включает следующие операции:
- преобразование данных, представляющих собой последовательность CCSDS пакетов (уровня Level0), в файл формата HDF (Level1A);
- расчет географической привязки и геометрических параметров съемки для каждого пикселя километрового разрешения;
- калибровка данных MODIS в значения спектральной плотности энергетической яркости.
3.2. Программы пакета IMAPP
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 представляет собой стандартный продукт EOSDIS с кодовым названием MOD01. Он имеет формат HDF и содержит массивы данных, полученных детекторами, и данные бортовой телеметрии.
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 пикселя с разрешением 1 км. Выходной файл является продуктом MOD03 по номенклатуре EOS. 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. 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.Программа калибровки (calibrate.exe). Одна из трех основных программ пакета IMAPP предназначена для калибровки данных MODIS в абсолютные значения спектральной плотности энергетической яркости. В результате создается стандартный продукт MOD02. Алгоритмы калибровки описаны в «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 м;
- MOD02HKM -- калиброванные данные 3-7-го каналов с разрешением 500 м и 1-2-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 геолокации, созданные на предыдущих этапах обработки.
EOS QuickView (дополнительный программный модуль). Программа EOS Quick View была разработана как дополнение к основным программам пакета IMAPP для упрощения работы с данными уровня Level0. Программа предназначена для выполнения тех же задач, что и unpack.exe. Но она имеет графический интерфейс и позволяет производить большинство операций с помощью мыши. EOS Quick View предоставляет следующие возможности:
- выбирать входной файл PDS из списка, где указаны время начала и окончания данных;
- легко создавать и сохранять в формате BMP соответствующие данным Level0 изображения для быстрого просмотра;
- выбирать определенный временной интервал данных для обработки;
- преобразовывать выбранные данные в файл уровня Level1A или в набор файлов BMP (с возможностью геометрической коррекции изображения). EOS Quick View устанавливается вместе с остальными программами пакета IMAPP и использует те же параметры, что и
unpack.exe.
Утилита проверки файлов PDS (L0_scan.exe). IMAPP включает в себя дополнительный инструмент L0_scan.exe, который позволяет оценить качество входного файла PDS и получить общую информацию о данных. Программа сообщает следующую информацию о файле
PDS:
- временной диапазон данных;
- количество пакетов и их тип (дневные/ночные);
- некоторые ошибки в потоке пакетов (инвертирование времени в потоке).