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SMOS ZIP(DBL)数据读取方式说明(二)
cuixh0324 2019-1-13 01:14
写在开头的感慨 上班以来无暇顾及遥感的东西了。感觉自己不看文献,对SMOS ,SMAP的进展也慢慢跟不上了。自己也没有太多的精力去熬夜通宵搞数据了(确实很伤身体!!!!)。现在日子确实很 养生,看大海,晒太阳 。其实感觉是自我放弃了~~~有点空闲看看轻松的文章,写点有意思的代码,感觉也还蛮不错。只是感觉以前弄的的一大把东西,现在却用不上了,唏嘘不已。 邮箱最近也没看,有人写信问我SMOS 的数据读取问题。看来之前写的文章还是不很好解决。今天就在写一篇吧。 ################################################################# 以下内容是我毕业论文里的一点东西。 首先读取SMOS卫星L1C数据,你要先弄懂一个东西,SMOS的条带影像是怎么出来的。是由Snap-shots组成的。 这就是自己做的Snap-shots 形成观测条带的示意图,所以明白条带数据是怎么来的再去想SMOS 的数据格式会比较容易。 读取时ZIP数据时,也是现在程序内解压zip文件,主要的数据在DBL文件中存储。 “SMOS L1C 数据采用 zip 格式存储,解压后得到 XML 编写的 HDR 头文件,和 ASCII 编码的 DBL 文件。 HDR 头文件主要固定文件头和可变文件头组成,固定文件头主要为文件的名称、文件版本、文件创建者等文件的基本信息组成,可变文件头主要包含卫星轨道信息,数据质量信息,地理定位信息等组成。 DBL 文件则主要包含 Snapshot 信息和观测亮温信息两部分。 Snapshot 数据针对 SMOS 卫星每一次的 Snapshot 进行记录,包含 Snapshot ID ,用于电离层基本参数以及观测质量信息。 DBL 文件对于亮温数据的存储则针对每一个网格单元进行存储,在每一个存储单元中根据极化方式和观测角度的不同又通过多条数据进行存储。对 DBL 文件的读取,采用 python 语言根据字节长度分块读取并按特定格式将 ASCII 编码按数据格式进行转义。” 同时根据我对文件结构的理解制作了这张文件结构图。方便文件的读取。
个人分类: SMOS|5001 次阅读|0 个评论
如何获取SMOS 42.5度亮温
cuixh0324 2017-12-29 11:37
==================2017-12-29==================================== How is interpolated the brightness temperature in browse product ? As SMOS is not a scanning system, the different points are not necessarily obtained at 42.5°. In order to have an almost fixed angle data are interpolated to 42.5 degrees. This angle is obtained by linear interpolation of all TB acquired at an angle between 37.5° and 47.5°. Note that the L1C browse corresponds to measured SMOS data while in the level 2 it is modelled brightness temperature at 42.5° that correspond to the results of the retrievals from SMOS Blog ============================2018-3-3=============================== 1) BT_X: data is from dataset BT_Value_Real filtered by (i.e. using only pixels acquired at) XX antenna polarisation BT_Y: data is from dataset BT_Value_Real filtered by YY antenna polarisation BT_H and BT_V are BT measurements at ground polarisations HH resp. VV. These and their errors at ground are calculated according to Camps et al. (2005, Eqs. 13, 14; IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 1545) where the rotation of the electric fields incident in the antenna plane is given by the difference of the Faraday and geometric rotations. 2) The BT data in the browse products is interpolated at an incidence angle of 42.5º from the MIRAS data in the ESA ground-segment processor, the data in the science product is not interpolated; all incidence angles are present. For display, the SMOS-Box interpolates the BT values on-the-fly to the 42.5 deg incidence angle, using only values with incidence angles between 37.5 and 52.5 degrees and the appropriate polarisation. So there might be small differences in the BT data between the science and the browse data display. The browse products do not contain rotation angle data, you can not derive V and H polarisation from these products. Please also check the ESA documentation: https://earth.esa.int/documents/10174/1854583/SMOS_L1_Aux_Data_Product_Specification =======================2018-03-24================================== 问:SNAP 展示的亮温是哪个角度的亮温? 答:For the browse view all bands in the science product represent measured values interpolated for an incidence angle of 42.5 degrees by means of a linear regression of all measurements at the same polarisation considering incidence angles from 37.5 to 47.5 degrees. Take into account, however, that TB_H is not directly obtained from the SMOS product. It is computed by SNAP as a virtual band from the TB_X, TEC and geometric information values available in the product.
个人分类: SMOS|2595 次阅读|0 个评论
欧空局土壤湿度与海水盐度(SMOS)卫星成功发射
热度 1 YF2015 2016-5-5 19:39
全球第一台星载干涉式微波辐射成像仪天线展开 11月2日,欧洲空间局地球探索者系列的第二颗卫星,造价4.64亿美元的土壤湿度与海水盐度卫星(SMOS)从俄罗斯北部Plesetsk人造卫星发射基地,于格林尼治时间1点50分成功发射。      SMOS卫星将在观测全球气候变化领域起到关键作用。基于独特的被动微波干涉成像技术,SMOS卫星能够观测大气与海洋、陆地之间的水汽循环。该卫星是世界上唯一能够同时对土壤湿度和海水盐度变化进行观测的卫星。   发射70分钟后,SMOS成功地与运载火箭Rockot分离,进入760公里运行轨道,轨道倾角98.4度。按照程序展开了两幅太阳能帆板后,SMOS卫星被位于南非约翰内斯堡的Hartebeesthoek地面站成功捕获。   采用一箭双星技术与SMOS卫星同时发射的Proba 2号卫星也在3个小时后顺利进入稍低的近地轨道。   欧空局局长Jean-Jacques Dordain评价这次发射说:“我们对这次成功的一箭双星发射非常满意,SMOS和Proba2号的成功发射将帮助我们更好的了解我们的星球,加深对气候变换的研究。两颗卫星展示的突破性技术将会增强欧洲工业企业在国际市场的竞争力,为全球经济发展做出贡献”。 Jean-Jacques Dordain赞扬欧空局在空间对地观测领域起到了重要作用:“欧空局致力于地球科学和气候变化的研究,SMOS是欧空局对气候变化研究的最新贡献”。    监控全球水汽循环   SMOS卫星重量为658公斤,由欧洲空间局与法国航天局(CNES)和西班牙Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI)共同研制。小卫星平台Ptoteus由Thales Alenia空间集团研制和建造,卫星唯一的载荷“基于孔径综合技术的微波成像仪(MIRAS)”由欧洲防务集团西班牙公司(EADS Espacio)研制,是全球第一台采用该技术的星载微波遥感器。   MIRAS是由69个接收单元构成的微波成像仪。所有接收单元均匀分布在Y字形伸展结构上,用以接收地球表面的微波辐射亮温。微波辐射亮温受到地球表面物理温度和表面传导特性影响,而传导特性反映了土壤湿度和海面盐度。   “对水汽交换的观测过去主要由地面和海面台站测量,SMOS卫星探测的数据将会极大的推动全球尺度的观测。这是由于水汽交换主要发生在人类不易到达的区域,对气象变化影响很大,因此SMOS的成功发射对气象学研究具有重大意义”,欧空局负责对地观测计划的副局长Volker Liebig认为:“此外,海水盐度是洋流循环的主要驱动力,洋流循环推动了海洋内部全球尺度的热交换,气候学家为了预测长期的气候变化,对盐度这一关键参数期待已久。”。   SMOS卫星将在未来的3年内绘制最精确的陆地湿度变化图和海洋的盐度分布图。这些数据能够帮助天气预报研究人员、气象学专家和水资源管理人员更好的预测全球水汽循环的变化。   “SMOS是欧空局探测水循环的任务。”欧空局科学部部长Mark Drinkwater介绍说。“SMOS任务将帮助我们更好的理解复杂的地球水汽循环过程”。   法国航天局(CNES)负责SMOS卫星的项目经理Francois Bermudo在卫星发射后宣布:“我们现在正在分析接收到的工程遥测参数,我们已经可以确定卫星状态正常,太阳能帆板已经正常打开。”。   同时发射的Proba 2小卫星重287磅,将用于验证17项最新的空间技术,并在2年的任务周期内进行4项空间实验,用以研究太阳对地球空间环境的影响。Proba 2携带的探测仪器可以用于未来的空间任务,包括BepiColombo水星探测器和太阳轨道卫星。    成功展开Y字形天线结构   CNES稍后确认,SMOS已于11月2日打开3个弹簧,成功展开Y字型的天线阵列,目前对载荷的诊断结果表明,MIRAS状态正常。SMOS的唯一有效载荷MIRAS是第一部采用干涉技术的星载微波辐射计,由中心结构和3条伸展臂组成Y字形稀疏天线阵列,其结构类似于直升飞机的转子。阵列展开后的口径达到8米,超出了火箭和卫星平台的负载能力。因此MIRAS在发射的过程中,整个阵列折叠成1米左右的结构之内,入轨后天线阵列重新展开。此后的几个星期载荷将被唤醒并进行一系列的测试。   MIRAS由69个天线一体化接收机(LICEF)构成,能够探测地球表面L波段的微波辐射(1.4GHz),这一频率不但能够灵敏地反映土壤湿度和海水盐度的变化,还能够尽量减小天气、大气和植被覆盖等因素对测量结果的影响。    发射前的单臂展开测试(图片来源:ESA)   MIRAS关键技术的研究始于1992年,型号预研阶段于1998年完成,并正式提交了任务建议书。   “MIRAS本质上是一部射电望远镜,只不过是从空间对地观测而已”,SMOS计划载荷总工程师Manuel Martin-Neira博士说:“为了获得足够分辨率的图像,采用传统天线的话其口径将达到8米(26英尺),这个要求是当代火箭和卫星平台技术都无法负担得起的。现在我们已经完成了卫星发射和天线展开两个重要的里程碑,有效载荷一切正常,下面2个星期我们将检测MIRAS光学传输部件和数字相关部件的状态。”   SMOS的科学价值   “怎么理解SMOS有效载荷的灵敏度呢?我们可以理解为能够测量出土壤上层每1茶匙的水分变化。”Drinkwater说。土壤湿度是决定大气湿度和形成降水的重要指标。   “水是大气和土壤物质和能量交换的主要驱动力”,SMOS首席科学家,来自于法国空间研究机构CESBIO的Yann Kerr说:“观测这些变化能够帮助人类更好的对天气变化进行预报,并能够更好地监控气候变化”   SMOS将以50公里的空间分辨率获得全球土壤湿度分布图,以及获得200公里空间分辨率的海洋盐度分布图。SMOS获得的海洋盐度数据将告诉科学家大气和海洋是如何相互作用的。    SMOS卫星太阳翼与天线阵列展开后的想象图(图片来源:ESA)   科学家还能够通过SMOS数据洞察海洋循环过程。海洋循环是影响全球气候最重要的驱动因素之一。像传送带一样,海洋循环将温暖的海水带到高纬度地区,将寒冷的海水带到低纬度地区,减缓了全球尺度的气候变化。   海水的盐度和温度决定了洋流循环的模式。“这就是SMOS计划立项的目的,是为了监测全球不同地区海洋盐度的变化,而盐度变化是驱动洋流循环的动力。”SMOS探测数据将提供每个星期,每个季度以及每个年度的土壤湿度及海水盐度分布图。   “SMOS数据的重要意义在于,我们能够在几天内获得全球尺度分布图,”Drinkwater说:“我们能够在2个星期到一个月的时间内积累足够的数据,并获得全球范围内盐度的网格状分布。”   SMOS计划采用的2维综合孔径辐射计在进行盐度观测时,能够分辨1升海水内包含的1/10克盐。与之前利用飞机、船只和浮标进行单点测量相比,SMOS将是能够获得全球土壤湿度与海水盐度的第一颗卫星。   中国科学院空间科学与应用中心在SMOS的研制过程中曾参与了部分测试工作,并承担了利用中国塔克拉玛干大沙漠为SMOS进行星——地定标的任务。空间科学与应用中心吴季主任在发给Manuel Martin-Neira的贺信中说:“MIRAS是第一颗采用孔径综合技术的被动微波成像仪,SMOS卫星的成功发射和运行,不但能够加深了人类对全球水汽循环机制的理解,提高天气预报和气候预测的精度,还在技术上验证了孔径综合的机理,对未来的科学和技术的发展具有重要意义”   “对于我们的地球,还有一些特性我们没有足够的了解。例如重力场、土壤湿度、海水盐度这三个我们准备进行探测的参数”。欧空局负责地球观测计划的副局长Volker Liebig说。   “我希望这三个航天计划能够帮助我们深入了解我们正在面临的气候变化问题。”Drinkwater说。
个人分类: 遥感|5263 次阅读|2 个评论
[转载]Data: Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS)
lixujeremy 2015-8-13 21:03
ESA's Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission has been designed to observe soil moisture over the Earth's landmasses and salinity over the oceans. Soil moisture data are urgently required for hydrological studies and data on ocean salinity are vital for improving our understanding of ocean circulation patterns. An important aspect of this mission is that it will demonstrate a new measuring technique by adopting a completely different approach in the field of observing the Earth from space. A novel instrument has been developed that is capable of observing both soil moisture and ocean salinity by capturing images of emitted microwave radiation around the frequency of 1.4 GHz (L-band). SMOS will carry the first-ever, polar-orbiting, space-borne, 2D interferometric radiometer. SMOS DATA OVERVIEW SMOS 数据基本操作可以应用 SMOSView ,附上测试数据及软件说明书( SMOS.rar ),软件下载自 SMOS L1 Processors Page 。 References Soil Moisture and Ocean Salinity, from Wikipedia, the free encyclopedia . ESA - SMOS home page. SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) Mission . How to obtain SMOS data . SMOS Tools .
个人分类: Data|1655 次阅读|0 个评论
2015-08-11 SMOS blog最临近DGG ID获取工具使用
yangna800522 2015-8-11 18:42
半个多月散羊,导师终于回来了,昨天见面汇报工作情况,对未来近期的工作又有了更清晰的目标。 IDL读取NetCDF还来不及搞,昨天下午至今还没有画一张满意的地类图出来。 MCD12Q1年合成地类产品,利用SNAP S-3拼接后自动根据设置的采样间隔重新投影 ,试了很久很久才试出了满意的结果出来。 选择了澳洲的三个实测站点, 想要了解站点在SMOS像元内的位置,需要查看最临近DGG。SMOS blog上‘tools’专栏里有这个MATLAB函数 , 包括DGG txt文档一起下载,阅读readme后,在函数基础上进行路径的修改和经纬度信息的赋值,直接可出图显示最临近DGG与实测站点的位置,还可以计算二者距离。
个人分类: 数据处理|2640 次阅读|1 个评论
2015-08-09 SMOS MIR_SCLF1C多角度信息获取攻略 part 01
热度 2 yangna800522 2015-8-9 17:18
时间有限,请直接看标黄色部分,时间充裕,请随意阅读。 自从上月底Sandy出差后,MIR_SCLF1C多角度信息的提取已经折磨了我半个来月,一直缺乏进展,虽然心里非常郁闷、着急,但整个人缺乏劲头,非常懈怠。 经过论坛上好心人的指点,终于稍稍回到正轨、找到了方向,刚刚取得了小小突破,写出来与大家共同探讨。 其实没必要自己编程读取XML和DBL文件, 当然,如果有那个时间的话,也确实应该自己倒腾明白,可是在这里只剩下不到4个月,在无人指点的情况下,实在觉得不能把时间浪费在读取数据这事儿上,留到回去再搞,而且,倒要看看巴斯第这位XML主讲教师,到底水平如何。 SMOS完全考虑到了用户对多角度信息的定制化需求,在BEAM和SNAP S-3中提供了相应的批处理工具,根据之前的博文,在 'Other Exports' 下选择 'Export SMOS EE Files to NetCDF',可将目录下的所有文件进行一次性的批处理,我选择的是目标区的一个单点,也可以是一个区域。 IDL中有很详细的NetCDF读写函数,直接拿来用。但是,各位最好还是下载一个HDFiew之类的软件,否则一开始不清楚里面的变量和属性名称,不太好搞。 说到这里,我实在有点想抱怨的是,同样的一个NetCDF文件,在不同的软件里,显示的信息格式不一样,让人非常无语。这段时间在各种软件、各种数据格式之间倒腾,心烦。也真的意识到标准的重要性,我们一直跟着别人屁股后面走,老外喜欢个性化,乱七八糟什么花样都有,害的我们也要去不断改变。我看超多人用Python,有种将来也是一个坎儿的不好预感。 以上是软件批处理操作,所有变量全部输出、不能自选。因此,SMOS还提供了单独的命令行批处理文件,方便用户自己定制化输出。 在身边无人指点的情况下真的非常不好搞,我昨天看了看 ‘SMOS-BOX-Format_Conversion_User_Guide ( NetCDF Format Conversion User Guide)’ ,可以使用: gpt.bat SmosNetcdfExport C:\data\SMOS\MIR_BWLF1C\SM_OPER_MIR_BWLF1C_20111026T143206_20111026T152520_503_001 _1.zip 这样的命令实现数据格式的转换。同时,可利用WKT指定几何特征(点、线、面、圆)、利用XML定制输出信息(我认为是这样),实现用户的定制化信息输出。 但是,姐试了试命令行方法,由于没搞懂BEAM和SNAP S-3到底是什么关系,发现卸载了SNAP S-3后,批处理文件gpt就不被执行,明明是SNAP S-3的说明书,却是在BEAM安装目录下找到的gpt文件,官网提供的软件包也不晓得怎么搞,而且,看到要写XML文档,貌似又要远程操控巴斯第来安装XML环境,所以看到软件能搞定,我就把命令行给扔这里好了。主要是看着说明挺明白的,但是真的写起来,还是麻烦一堆。 在MIR_SCLF1C这里耽误的时间太多了,只要拿到多角度信息,且不论方法如何了。 接下来还需要照着数据格式说明仔细对照一下,把IDL程序细化一下,应该不到周二,就可以在反演的路上重新出发了。 part 02 IDL读取NetCDF文件的攻略到时附上~周二见~~ 写的比较零散啰嗦,各位见谅。
个人分类: 数据处理|2783 次阅读|4 个评论
140731SMOS数据的读取和使用
热度 2 Dueinstein 2014-8-1 17:43
2014-7-31 ; Thursday ; Sunny 由于 SMOS 数据格式的特殊性,对 SMOS 数据的读取需要借助专业的软件或者自行写数据读写代码,先来介绍两款 SMOS 数据的读取和显示软件 ( 免费的 ) : 1. BeamVISAT 软件 下载可以通过下面两个链接下载,第一个是下载主软件,注意这里需要下载 4.11 版本,因为第二个链接的 SMOS+Toolbox 插件是针对 4.11 版本的,依次下载并进行安装: http://www.brockmann-consult.de/cms/web/beam/releases http://www.brockmann-consult.de/beam-wiki/display/SBOX/SMOS+Toolbox+for+BEAM 这里的 SMOS+Toolbox 比较简单,只有四个按键,在软件中直接点帮助文档即可,至于 Beam 软件的教程,可以在其官网上学习: http://www.brockmann-consult.de/cms/web/beam/ 2. SMOSViewer 这款软件读数据比前一款更为方便,对数据结构的显示也比较明了,将数据的头文件,数据块的各个部分都用类似于文件夹的形式进行了显示。软件下载方式如下: http://smos.comNaN/project_tools_visualization.html 软件的教程如下: http://smos.comNaN/downloads/release_sdv/sum_sdv.pdf 3. 利用 MATLAB 读取 SMOS 数据 SMOS 数据的头文件使用的是 XML 构架,可以用 : DOMnode = xmlread(filename) 将 XML 文档解析为 DOM 模型( 引自陈建《 Matlab 对基于二进制 -XML 混合格式的 SMOS 盐度数据的提取方法与实现 》 ) 。 SMOS 的数据块部分 (.DBL 文件 ) 中,主要包括如下部分 ( 引自陈建《 Matlab 对基于二进制 -XML 混合格式的 SMOS 盐度数据的提取方法与实现 》 ) : (http://www.cesbio.ups-tlse.fr/SMOS_blog/wp-content/uploads/DOCS/SO-TN-IDR-GS-0006_v6_0_20110518.pdf) 在 SMOS 的一个数据块文件中,首先是此文件包含的网格点的数目: 1 个 4 字节整数;然后是各个网格点的内容,包括: ( 1 )网格点标识: 1 个 4 字节整数; ( 2 )地理坐标,即经纬度: 2 个 4 字节浮点数; ( 3 )地球物理变量,即 3 个正演模型和 1 个简单模型反演的盐度值、误差及相关辅助参数: 22 个 4 字节浮点数; ( 4 )控制标志:每个模型各 4 个字节(以比特为单位的 23 个控制标志和 9 个空标志),共 16 字节; ( 5 )控制描述: 4 个 1 字节整数和 26 个 2 字节整数; ( 6 )科学标志:每个模型各 4 个字节(以比特为单位的 22 个控制标志和 10 个空标志),共 16 字节; ( 7 )科学描述: 1 个 2 字节整数。 其中对我们有用的部分主要为 (2 、 3) 两部分,都是 4 字节浮点类型,因此可以用 fread(fid,’float32’) 进行读取,但是这样同样会把其他部分数据按 float32 的格式读进来。在 SMOS 的 L2 级数据产品中包含 105576 个数据段,每一段表示卫星采集的一个地表数据点,利用 fread 读出的数据中,有效的和无效的数据长度是固定的,这样就意味着我们可以在固定的地方找到想要的数据,我们利用 fseek 函数对文件指针进行定位,这样,读取的代码如下: clc;clear; format long fid = fopen( 'SM_OPER_MIR_OSUDP2_20140728T210254_20140728T215614_550_001_1.DBL' ); k = 105576; data = zeros(k,24); frewind(fid); fseek(fid,8, 'cof' ); for i = 1:k data(i,:) = fread(fid,24, 'float32' )'; fseek(fid,94, 'cof' ); end nccreate( 'smos_data.nc' , 'data' , 'Dimensions' ,{ 'lon' ,105576, 'lat' ,24}); ncwrite( 'smos_data.nc' , 'data' ,data); 2015-3-16 ; Monday ; Cloudy 由于 SMOS 数据的独特结构,直接利用 MATLAB 对其进行读取相对较为麻烦,需要深入了解其数据结构及相关的调用语言,因此这里进一步给出一个间接但是有效方便的方法,即利用 beam VISAT+SMOS toolbox (如上文所述)或者 Sentinel 3 toolbox (类似于 beam VISAT+SMOS toolbox ,几乎相同,可以从这里下载该软件: https://sentinel.esa.int/web/sentinel/toolboxes/sentinel-3 )将 SMOS 数据转换为 NetCDF4-CF 格式,然后利用 MATLAB 直接读取这个 NetCDF4-CF 格式的文件,读取的方法介绍见: http://blog.sciencenet.cn/blog-1652477-874870.html 。
个人分类: 科研笔记|10719 次阅读|3 个评论
SMOS Launch Nearing
zuojun 2009-10-12 11:24
... the upcoming mission of SMOS, European Space Agencys Soil Moisture and Ocean Salinity satellite, is scheduled for launch from Plesetsk, Russia on 2 November, 2009 at 02:50 CET. To learn more about SMOS, go to http://www.esa.int/esaLP/SEMVCOXRA0G_LPsmos_0.html
个人分类: My Research Interests|3508 次阅读|0 个评论

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