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NASA的SMAP卫星数据简介

已有 28701 次阅读 2016-5-5 21:07 |个人分类:遥感|系统分类:科研笔记| nasa, SMAP, 卫星数据

数据产品

原网页:http://smap.jpl.nasa.gov/data/

SMAP 基线科学数据产品如下表所示。这些数据产品通过美国国家航空航天局选定的两个数据中心,阿拉斯加卫星设施(ASF)国家冰雪数据中心(NSIDC),于公开是由可用。ASF 从事合成孔径雷达数据和 NISDC 主要从事冰冻圈科学与土地微波数据。

水平 1 雷达数据 ︰ASF DAAC

级 1 TB 和水平 2-4 产品 ︰NSIDC DAAC

表 1table1

# 在外 70%的行迹。

* * SMAP 项目会尽最大努力减少数据延迟超过此表中所示。

* 产品直接解决特派团 L1 科学要求。

产品信息

校准水平 1B 和 1 C 数据产品和地理定位仪测量的表面的雷达后向散射截面和亮度温度。2 级产品是地球物理反演土壤水分对固定地球网格环境下基于水平 1 产品和辅助信息;级别 2 产品的输出在半轨道的基础上。3 级产品是日常复合材料的水平 2 表层土壤水分和冻融状态数据。4 级产品是模型导出的增值数据产品的表面和根区土壤水分和碳净生态系统交换支持 SMAP 的关键应用程序和更直接地解决驾驶的科学问题。

总数,特派团 SMAP 将生成 15 分发数据产品代表着四个级别的数据处理。1 级产品包含仪器相关的数据,显示在基于半的 SMAP 卫星轨道的颗粒。Northernmost 和基韦斯特的轨道位置划成半轨道。2 级产品包含从地球物理反演,基于仪表数据,也会出现在半轨道颗粒的输出。3 级产品一整天的 UTC 是级别 2 地球物理反演的每日全球复合材料。4 级产品包含从地球物理模型,利用 SMAP 数据的输出。

有三个,从雷达和辐射计数据流所产生的 L2 土壤水分产品。L2_SM_A 是一种高分辨率研究质量土壤水分产品,主要基于雷达测量和张贴在 3 公里 L2_SM_P 是土壤水分来自辐射计亮度温度测量和张贴在 36 公里 L2_SM_AP 是活跃和组合产生土壤水分的被动 (雷达和辐射计) 产品估计在分辨率为 9 公里。

只有雷达土壤水分 (L2_SM_A) 是精细分辨率 (3 公里) 土壤水分估计从高分辨率雷达后向散射数据 (L1C_S0_HiRes)。尽管 L2_SM_A 数据产品不太可能要尽可能准确的 L2_SM_P 和 L2_SM_AP 的产品,但是它会产生有用的土壤水分信息在更高的空间分辨率。L2_SM_A 生产雷达后向散射值及其处理早期阶段聚合到 3 公里。此数据集,以及从雷达数据,生成的水的身体和冻融标志是可用在数据处理过程中对其他产品进行作为输入。

结合的雷达/辐射计土壤水分产品 L2_SM_AP 9 公里平等地区可扩展地球-2 (EASE2) 在网格上 [1] 是嵌套一贯与被其他 SMAP 产品所使用的 36 公里和 3 公里网格过帐。它使用两个高分辨率雷达后向散射网格在 3 公里和辐射计亮度温度数据网格在 36 公里 L2_SM_AP 结合两个数据流以产生分类的亮度温度张贴在 9 公里。用来估计土壤水分从分类 9 公里亮度温度的检索算法作为 L2_SM_P 仅辐射计土壤水分产品使用相同的方法。辅助数据输入和执行 L2_SM_AP 可能不同于所使用的 L2_SM_P 在 9 和 36 公里的空间分辨率差异性。

L3_FT_A,唯一的 SMAP 冻结/解冻产品,包括日常的复合材料的北方土地区域北部 45N 纬度输出在 3 公里的极地 EASE2 网格上的景观冻融状态。它来源于高分辨率雷达数据 (L1C_S0_HiRes 半-轨道) 使用 (降序) 的 AM 和 PM (升序) 天桥。L1C_S0_HiRes AM 数据也将被用来在 L2/3_SM 产品算法生成供使用的冷冻/解冻二进制状态标志。

SMAP 测量提供直接遥感土壤水分的 5 厘米的土柱顶。然而,几个关键的应用程序有针对性的由 SMAP 需要根区土壤水分的顶部 1 米的土柱,不直接测定 SMAP 的知识。作为其基线使命的一部分,SMAP 项目将产生模型派生增值水平 4 数据产品来填补这一空白,并提供估计的根区土壤水分,通知并与 SMAP 表面观测相一致。这种估计数被通过合并 SMAP 观测与陆面过程模式的估计数据同化系统中。土地表面模型组件的同化系统是基于观测的气象强迫数据驱动,包括降水,是土壤水分的最重要驱动程序。该模型还封装关键陆面过程,包括土壤水分垂直换乘表面和根区储层的知识。最后,模型内插和推断 SMAP 意见在时间和空间,生产 3 小时估计土壤水分在分辨率为 9 公里。SMAP L4_SM 产品从而提供全面和一致的图片的陆面水文状况基于 SMAP 观察和从各种来源的补充信息。

L4_C 算法利用日常的土壤水分和温度输入与附属的土地覆盖分类和植被总初级生产力 (GPP) 输入来计算净生态系统交换 (NEE) 与大气中的二氧化碳在全球植物茂生的土地地区 (尤其是在北方地区 45N 北纬)。碳 NEE 是平衡的植被碳吸收和碳损失通过自养和异养呼吸之间的根本措施。

表 1 指定 SMAP 基线数据产品的几个重要的特点。其中包括 ︰

  • 产品短名称 — — 这些名称提供一种速记方法来区分不同的产品

  • 非常简短的产品描述 – 附加 SMAP 项目文件提供规格齐全的格式和内容的每个数据产品;SMAP DAACs 将这些文件提供给用户社区

  • 产品空间分辨率或网格过帐 — — 该决议一些水平 1 产品基于大小的瞬时视场 (瞬时视场) 的雷达或辐射计的仪器,而高级别产品的决议基于所选的网格间距

  • 产品延迟到用户社区 — — 延迟措施采集的数据产品的第一个元素和产品为可用的时间之间的时间用在 SMAP 数据中心之一。虽然在表 2 中列出的延迟由项目用于构建数据处理系统,SMAP 项目将尽全力尽可能早点,交货产品

科学算法

SMAP 科学数据产品会在使用科学算法软件科学数据系统生产系统上生成。科学软件基于算法的算法理论基础文件 (ATBDs)所述的每个产品.

数据产品可用性和延迟

SMAP 数据管理被受美国国家航空航天局的地球科学数据政策 (1991 年)。美国国家航空航天局已执行政策、 做法和地球科学任务用来遵守的政策原则的命名法。

美国国家航空航天局地球科学数据政策

产品延迟到用户社区是测量仪表数据由天文台的观测采集之间的时间间隔和时间的产品是提供给公众在 SMAP 数据中心。

向科学团队和社会提供数据产品的 SMAP 数据延迟要求是 ︰

  • 1 级产品 (12 小时内采集的)

  • (24 小时内采集) 级 2 个产品

  • (50 小时内采集) 级 3 个产品

  • 级别 4 产品 (7 天之内为土壤水分和碳净生态系统交换 14 天)

数据级别的定义

SMAP 数据级别的定义按照美国国家航空航天局地球观测系统数据和信息系统 (EOSDIS)的标准术语.

Data_product_level_table数据成熟度级别

描述

特派团 SMAP 将使科学数据产品提供给公众通过两个指定的美国国家航空航天局地球科学数据中心,阿拉斯加卫星设施 (为级别 1 雷达产品) 和国家冰雪数据中心 (对于所有其他产品)。

SMAP 将协调与数据中心的数据产品版本的发布,并将确保完整性和准确性的数据产品质量控制信息和验证状态。将校准和验证 (Cal/Val) 阶段期间将按照 90 天后发射科学使命轨道调试 (国际奥委会) 阶段。Cal/Val 阶段的期间是级别 1 个产品 6 个月和 12 个月为级别 2 通过水平 4 产品。

最初的"beta"释放水平 1 产品将在 3 个月后国际奥委会举行。2 级水平 4 beta 产品会在 6 个月后国际奥委会公布。Cal/Val 阶段结束时的目标是为数据产品,达到了"验证"的水平。

继最初的 beta 测试版本中的数据到数据中心,后续版本将遵循数据产品表 (见上图) 所示的延迟。延迟时间被指由 SMAP 天文台的数据采集和数据的传输到数据中心之间的正常操作条件下的平均时间。

从 SMAP 手册详细的产品信息可通过下面的链接 ︰

土壤水分数据产品

增值 L4_SM 土壤水分产品

碳循环数据产品

科学数据系统

SMAP 科学数据系统 (SDS) 处理雷达和辐射计仪器数据下载从 SMAP 天文台到科学数据产品提供给科学界研究和应用。SDS 被旨在处理和分发数据产品及时按要求以满足任务目标。SDS 的体育设施包括计算机硬件致力于业务数据生产以及用于硬件由 SMAP 科学算法开发团队,以提高算法的精度和性能。

image9

SMAP 科学数据系统的体系结构和数据流动

关键的 SDS 业务职能如下 ︰

  • 摄取仪器和辅助数据通过水平 4 科学数据产品生成级别 1。

  • 校准和验证的科学数据产品支持

  • 给项目,科学,和飞行工程团队提供数据访问

  • 再生科学数据产品采用精化的算法

  • 管理并使可用的验证的产品走向 SMAP 数据中心

  • 维护的 SDS 生产和测试平台系统

科学数据系统主要位于喷气推进实验室(JPL) 在帕萨迪纳,加利福尼亚州。喷气推进实验室负责实施的软件生成水平 1 雷达仪器数据产品和级别 2 和级别 3 的地球物理数据产品。戈达德太空飞行中心(GSFC) 在马里兰州房屋组件的 SDS 和负责执行软件生成水平 4 地球物理数据产品。共同开发水平 1 辐射计仪器数据产品,由喷气推进实验室和 GSFC。

土壤水分主动/被动 (SMAP) 科学数据系统 (SDS) 为科学算法开发团队 (ADT) 和 CalVal 团队提供了两种环境。SDS 实验平台,和离线算法分期和输入的系统 (OASIS)。

SDS 测试平台是一个完整的开发环境,并作为一个集中式的设施,以鼓励跨多个项目元素的工具和数据共享。测试平台促进 SMAP 科学团队、 算法开发团队,CalVal 团队和 SDS 团队之间密切和正在进行的合作。这个平台支持算法软件开发和增强功能,以及房屋研究和分析的工具,评估当前输出产品,为算法修正和改进提供了见解。

第二个环境,脱机算法分期和输入系统 (OASIS) 是 SDS 生产系统生成大量的评价产品灵活独立实例。绿洲用于中等规模后处理数据与更新算法。所有数据流都都受控制的本地软件和目录。它包括自己单独和独立的生活的使命存储,这镜像到 cal/val 分析的研究与分析系统。绿洲提供快速转型的产品,从新的或者增强算法和可以处理 45 天的水平 1 雷达产品在七 7 天使用 30 个节点,并且可以处理五 5 个月的级别 2 和级别 3 的数据在七 7 处理天使用 13 节点。

SDS 测试平台

验证数据集集合

测试平台目前承载超过 100 Gb 的数据,验证 SMAP 特派团输出。这些数据集的来源包括原位,机载、 星载仪器。测试平台承载从特派团欧洲土壤水分海洋盐度 (SMOS) 用于 SMAP 算法开发和验证的数据集合。

数据仿真

数据仿真软件生成模拟的 SMAP 辐射计亮度温度和合成孔径雷达 (SAR) 后向散射截面基于预计算地球物理参数的字段。检索算法软件然后使用模拟的传感器数据来生成模拟的级别 2 和级别 3 地球物理数据产品。这些模拟覆盖区域以及全球的域。许多目前在使用模拟基于测量获得连续 48 美国上空。

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检索到的土壤水分基于模拟的"主动"雷达和"被动"辐射计数据三个航天器大片。SMAP 测试平台设施承载模拟、 检索和产生该输出的演示文稿工具。

算法的发展

SMAP 团队员工测试平台,执行和评估替代算法。基于雷达数据、 辐射计数据,并结合的雷达/辐射计数据的土壤水分反演算法的几个原型正在取得进展。当前版本的这些算法可以摄取模拟的数据集,以及字段验证运动中收集到的数据。

数据处理

处理所需的多个辅助数据集驻留在测试平台上。输出数据产品转换为 SMAP 将用于分布式的数据产品 HDF5 标准格式。包含在标准 HDF5 的模拟的SMAP 数据产品模型数据集将可向潜在用户在软件发展阶段的早期。

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这种设计的痕迹仪器记录和由仪器数据转换成地球物理数量的算法建模的物理过程。SMAP 科学家计划组件生成每个绘图的物理过程,在这个平台,并使用这些组件来模拟数据和测试检索算法。

分布门户

测试平台体系结构目前包括分布门户的测试版本。门户网站在这个平台提供了访问驻留 SMAP 数据产品的一个子集。当前访问门户的权限仅限于 SMAP 科学团队的成员。随着时间的推移对门户的访问将扩大到选定的个人可以证明,他们可以有效利用 SMAP 数据产品数据系统执行过程中。这些数据产品的研究社区早期分布将使开发的应用程序在发射之前雇用 SMAP 数据产品。




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