MODIS

Allikas: Vikipeedia

MODIS (inglise Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) on keskmise lahutusvõimega kujutise spektroradiomeeter. MODIS on üks põhilisemaid NASAle kuuluvatest satelliitinstrumentidest, mis viidi Maa orbiidile Terra satelliidil 1999. aastal ja Aqua satelliidil 2002. aastal. Mõlemad satelliidid kuuluvad EOS programmi.[1]

MODIS sensor Aqua satelliidi pardal

Sissejuhatus[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODIS kogub andmeid 36 spektraalkanalis lainepikkuste vahemikus 0,4 mikromeetrist kuni 14,4 mikromeetrini. Ruumiline lahutus on instrumendil olenevalt spektraalkanalist 250 m, 500 m või 1 km. MODISe piltidega kaetakse kogu Maa ühe- kuni kahepäevase intervalliga. MODISega saab informatsiooni globaalsete protsesside toimumise dünaamika kohta. Uurimisobjektideks on nii maapind, veekogud kui ka atmosfäär erinevatel kõrgustel. MODISel on tähtis roll globaalsete mudelite välja töötamisel, ennustamaks suuremastaabilisi muutusi võimalikult täpselt.[1]

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODIS sensorit on ehitatud ja arendatud 1995 aasta keskpaigast alates – siis valmis vastav ehitusmudel. Terra satelliidi pardal olev MODISe Protoflight Mudel (PFM) lennutati orbiidile 18. detsembril 1999. aastal ja MODISe Flight Mudel 1 (Aqua pardal) 4. mail 2002. MODISe aparaadid on ehitatud NASA tehniliste nõuete järgi Santa Barbara kaugseire tehases (SBRS). Tehas esindab parimat kosmoselendude riistvara kaugseires.[1] Kuigi instrumendi elueaks arvati olevat kuni 6 aastat[1], töötavad mõlemad MODISe aparaadid praeguseni. Terra satelliit on orbiidil olnud juba üle 11 aasta ja Aqua kosmoseaparaat sellest natuke vähem (2011 aasta seisuga).

Tehnilised andmed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tehnilised andmed
Orbiit 705 km, päikesesünkroonne ringorbiit, Terra satelliidi orbiit kulgeb põhjast lõunasse, Aqua satelliidi orbiit lõunast põhja.
Skaneerimistempo 20,3 rpm, risti liikumissuunaga
Skaneeritava riba mõõtmed 2330 km (risti liikumissuunaga), 10 km (liikumissuunaga samas sihis)
Mõõdud
Teleskoop Diameeter 17,78 cm, fookuseta
Suurus 1,0 × 1,6 × 1,0 m
Kaal 228,7 kg
Teleskoobi võimsus 162,5 W (üksiku orbiidi keskmine)
Andmeedastuskiirus 10,6 Mbit/s (päevase aja maksimum); 6,1 Mbit/s (orbiidi keskmine)
Radiomeetriline lahutus 12 bitti
Ruumiline lahutus 250 m (kanalid 1-2), 500 m (kanalid 3-7), 1000 m (kanalid 8-36)
Nominaalne kasutuskestus 6 aastat

en:Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer

MODISe kanalid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kanal Lainepikkus
(nm)
Lahutusvõime
(m)
Esmane kasutus
1 620–670 250 m Maapinna/pilvkatte/aerosoolide
piirid
2 841–876 250 m
3 459–479 500 m Maapinna/pilvkatte/aerosoolide
omadused
4 545–565 500 m
5 1230–1250 500 m
6 1628–1652 500 m
7 2105–2155 500 m
8 405–420 1000 m Ookeani värvus/
fütoplankton/
biogeokeemia
9 438–448 1000 m
10 483–493 1000 m
11 526–536 1000 m
12 546–556 1000 m
13 662–672 1000 m
14 673–683 1000 m
15 743–753 1000 m
16 862–877 1000 m
17 890–920 1000 m Atmosfääri
veeaur
18 931–941 1000 m
19 915–965 1000 m
Kanal Lainepikkus
(µm)
Lahutusvõime
(m)
Esmane kasutus
20 3,660–3,840 1000 m Maapinna/pilvede
temperatuur
21 3,929–3,989 1000 m
22 3,929–3,989 1000 m
23 4,020–4,080 1000 m
24 4,433–4,498 1000 m Atmosfääri
temperatuur
25 4,482–4,549 1000 m
26 1,360–1,390 1000 m Kiudpilvede
veeaur
27 6,535–6,895 1000 m
28 7,175–7,475 1000 m
29 8,400–8,700 1000 m Pilvede omadused
30 9,580–9,880 1000 m Osoon
31 10,780–11,280 1000 m Maapinna/pilvede
temperatuur
32 11,770–12,270 1000 m
33 13,185–13,485 1000 m Pilvede ülemine
piir
34 13,485–13,785 1000 m
35 13,785–14,085 1000 m
36 14,085–14,385 1000 m

en:Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer

MODISe lahutusvõime[muuda | redigeeri lähteteksti]

Radiomeetriline lahutus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Radiomeetriline lahutus on sensori tundlikkus erinevate elektromagnetkiirguste suhtes kujutise jäädvustamisel. Mida suurem on tundlikkus, seda rohkem suudab sensor erinevaid energiatasemeid signaalis eristada. Radiomeetrilist lahutust mõjutavad lisaks tundlikkusele ka signaal-müra suhe, kogu signaaliahela dünaamiline diapasoon ja kasutatav analoog-digitaalmuundur. MODISe radiomeetriline lahutus on 12 bitti.

Ruumiline lahutus[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODISelt on võimalik saada kolme erineva ruumilise lahutusega pilte: 250 m, 500 m ja 1000 m. 250 ja 500 m lahutust kasutatakse pilvisuse ja aerosooli uurimise kanaleil, 1 km ookeani ja atmosfääri koostise uurimise kanaleil ning soojuskiirguse piirkonnas. Kahel kanalil on ruumiline lahutus 250 m ja viiel kanalil 500 m. Ülejäänud kanalid on lahutusvõimega 1 km.[1]

Spektraalne lahutus[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODISe spektraalne kanali laius varieerub vahemikus 10 kuni 500 nm, sõltudes vaadeldava kujutise mõõtmetest ja energiakogusest, mis on vajalik arvestatava mõõtmise tegemiseks konkreetse kanali puhul. Väiksemate lainepikkuste juures on ka kanali laius väiksem. Mida suuremaks muutuvad lainepikkuste väärtused, seda laiemaks muutub üldjuhul ka kanali laius. MODISE puhul on erandiks kanalid 5–7. Kõige suurema lainepikkuste vahemikuga on 31. kanal, mida kasutatakse maapinna ja pilvede temperatuuri mõõtmiseks.

Andmete kogumine[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODIS opereerib nii Terra kui Aqua kosmoseaparaatidega. Skaneeritava riba laiuseks on 2330 km ja kogu Maa katab MODIS 1–2 päevaga. Kuna MODISe uurimisvaldkond on väga lai, siis pakub see üksikasjalikke andmeid nii maapealsete, atmosfääri ja kui ka ookeanis toimuvate protsesside kohta. Osa MODISe andmete põhjal koostatud tulemeist on kõigile vabalt kättesaadavad juba 2–6 tunni möödumisel satelliidi ülelennust.[1]

Koos teiste satelliitidel olevate instrumentide kogutud andmetega edastatakse ka MODISe andmed maa peal asuvatesse jaamadesse White Sands’i New Mexicos. Andmete kogumist korraldab TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). Edasi saadetakse andmed EDOSile (EOS Data and Operations System) Goddardi kosmoselendude keskusesse USAs, kus toimub erinevate produktide valmistamine.[1]

Mitmed MODISe vaatlustest tuletatud produktid kirjeldavad maapinna, ookeanite ja atmosfääri omadusi, mida saab kasutada lokaalsete ja globaalsete protsesside muutuste uurimiseks[1]. MODISe produktid on saadaval mitmetes allikates, mis on nimetatud järgmises alapunktis.

MODISe tulemid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tulemite töötlustasemed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vastavalt andmestikule eristatakse MODISel viit töötlustaset: Tase 0, Tase 1, Tase 2, Tase 3 ja Tase 4.

  • Tase 0 tase hõlmab töötlemata sensori andmeid. Kõik valesignaalid, mis jõuavad maa peal asuvatesse jaamadesse, on eemaldatud, kuid andmed on siiski kõige algelisemal kujul. Need tulemid pole üldjuhul mõeldud tavatarbijatele.
  • Tase 1 jaguneb Tase 1A ja Tase 1B tasemeks.
    • Tase 1A andmed on rekonstrueeritud, töötlemata sensori andmed koos selgitavate radiomeetriliste ja geomeetriliste kalibratsiooni koefitsentidega, mida Tase 0 andmetel ei ole.
    • Tase 1B andmed on Tase 1A andmed, millele on rakendatud sensori radiomeetrilise kalibratsiooni käsustik.
  • Tase 2 tase sisaldab tuletatud geofüüsikalisi muutujaid sama lahutusvõimega piirkonnas kui Level 1 andmete allikad.
  • Tase 3 andmed on tuletatud geofüüsikalised muutujad, mis on teisendatud ühisele ajalisele/ruumilisele skaalale.
  • Tase 4 andmed on madalamate tasemete analüüsi tulemused mudeli või pildi kujul.[2]

Tulemid[muuda | redigeeri lähteteksti]

MODISe mõõtmistel põhinev pilt
Orkaan Katrina Florida poolsaare lähedal
Tuhapilved Kamtšatka poolsaarel Ida-Venemaal
Globaalne pinnatemperatuur 2000. aastal märtsi keskpaigast aprilli alguseni. Pilt on koostatud MODISe veepinna temperatuuri tulemi ja maapinna peegeldusvõime tulemi kombineerimisel.
Tulekahjud Kreekas 24. augustil 2007. aastal

Pidevalt toodetakse praegu umbes 40 MODISe andmetele põhinevat tulemit. Väga paljusid neist kasutatakse globaalsete muutuste uurimiseks ja iseloomustamiseks. MODISe vaatluste põhjal saab avastada ka reostusi, hinnata ja hallata erinevaid loodusressursse ning kindlaks määrata katastroofide (metsatulekahjude, põudade ja üleujutuste) ulatusi. MODISe tulemid on jagatud 5 kategooriasse: kalibreerimise, atmosfääri, maapinna, krüosfääri ja ookeani tulemid.

  • Kalibreerimise tulemid

Kalibreerimistulemid on saadaval MCST Web kodulehel [3]. Neile tulemitele toetuvad kõik edasised üksikasjalikumad produktid. Kalibreerimisega kõrvaldatakse andmetest sobimatud piksliväärtused ja instrumendi enda juhuslikud vead.

  • Atmosfääri tulemid

Atmosfääri tulemid on kättesaadaval MODIS Atmosphere kodulehel[4]. On teada, et Maa kliima muutub koos atmosfääri omaduste muutumisega. Seepärast on oluline jälgida lisandgaaside, pilvkatte, pilvetüüpide, päikesekiirguse ja troposfääri aerosoolide sisalduste muutusi. MODISe andmete põhjal koostatud vastavad tulemid loovad selleks hea võimaluse.

Level 2 atmosfääri tulemid

    • Aerosooli tulem seirab aerosooli tüüpe, atmosfääri optilist paksust, osakeste suurusjaotust, masskontsentratsiooni, optilisi omadusi ja kiirguslikke jõudusid.
    • Veeauru tulem uurib atmosfääri veeauru sisalduse kõikumisi ja sademeid.
    • Pilvede tulem seirab pilvede füüsikalisi ja kiirguslikke omadusi, kuhu kuuluvad pilveosakeste faas, efektiivne pilvetilgakeste raadius, pilvede optiline tihedus, pilvede varjuefektid, temperatuur, pilvede maksimaalne kõrgus ja pilveosakeste omadused nii päevastes kui öistes tingimustes.
    • Atmosfääri vertikaalse profiili tulem jälgib temperatuuri, niiskuse, atmosfääri stabiilsuse ja osooni koguhulga vertikaalset muutust.
    • Pilvkatte produktilt saame andmeid selle kohta, kas sensori vaatevälja jääv maapind on pilvkattest mõjutamata või jääb see varju piirkonda.
    • Ühendatud atmosfääri tulem on koostatud eelnevalt nimetatud atmosfääri tulemitest.

Level 3 atmosfääri tulemid on loodud statistiliselt ülalmainitud Level 2 produktide põhjal. Üksikud väärtused on summeeritud 1päevaste, 8päevaste või kuupikkuste perioodide keskmisteks. Level 3 atmosfääri tulemeid on kolm.[4]

  • Maapinna tulemid

Maapinna tulemid on kättesaadaval LP DAAC kodulehel [5] ja MODIS Land kodulehel [6].

    • Pinna peegeldusvõime tulem võimaldab hinnata pinna spektraalset peegeldusvõimet. Võimalikult täpsete tulemuste saamiseks tuleks arvestada ainult neid sensori andmeid, mis on mõõdetud maapinna tasemel ja atmosfäärilise hajumise ja absorptsiooni puudumisel. Tulemiga saab mõõta ka erinevate pindade albeedosid, mis on üks tähtsamaid parameetreid Maa energiabilansi kirjeldamisel.
    • Maapinna temperatuuri/kiirgusvõime tulem
    • Taimkatte tulem hõlmab viit erinevat taimkatte klassifitseerimise skeemi. Kõige esmasem skeem suudab tuvastada 17 erinevat taimkatte tüüpi. Produkt sisaldab andmeid erinevatest vegetatsiooni perioodidest.
    • Temperatuuri anomaaliate/tulekahjude tulem. Tulekahju avastamine põhineb kas absoluutsel detekteerimisel (tule kuumus on piisav detekteerimiseks) või suhtelisel detekteerimisel taustsüsteemi suhtes. Produktilt saadud informatsiooni kasutatakse ajutiste tulekahjude uurimiseks erinevates ökosüsteemides ja muutuste jälgimiseks tulekahjude levikus.
    • LAI/FPAR produkti kasutatakse pinna fotosünteesi, evapotranspiratsiooni ja netoprimaarproduktsiooni arvutamiseks. LAI e lehepinnaindeks on mingil pinnatükil asetsevate taimede lehtede (ühe poole) kogupindala jagatud selle pinnatüki pindalaga. Kui kõik lehed taimedelt maha laotada, siis LAI on keskmine maapinna katte kordsus. FPAR on fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus, mis on neeldunud rohelises taimestikus.
    • Brutoprimaarproduktsiooni (summaarse fotosünteesi) tulem võimaldab täpset ja regulaarset maapealse taimestiku kasvu mõõtmist.
    • Taimkatte ulatuse muutuse uurimiseks väljatöötatud tulem põhineb erivenate aluspinnatüüpide erineval peegeldumisvõimel.
    • Vegetatsiooni indeksite NDVI ja EVI tulemid. NDVI on väga levinud indeks taimkatte tiheduse kirjeldamisel. Tulemiga saab efektiivselt iseloomustada biofüüsikalisi ja biokeemilisi protsesse taimestikuga kaetud pinnastel.
    • Evapotranspiratsiooni tulem hõlmab kõiki taimestikult aurumisega seotud protsesse.[6]

Krüosfääri tulemid on saadaval NSIDC koduleheküljel [7].

    • Lumikatte/ ookeani jää tulem põhineb lumikatte kaardistamise algoritmil, mis kasutab NDSI indeksit (Normalized Difference Snow Index). Tulemit kasutavad klimatoloogid ja modelleerijad hüdroloogiliste mudelite koostamisel.
  • Ookeani tulemid

Ookeani tulemid on kättesaadaval OceanColor Web kodulehel [8]. Ookeani puhul on kõige olulisemad tulemid, mis näitavad oluliste ühendite (klorofüll a, tahked orgaanilised ja anorgaanilised süsinikühendid) kontsentratsioone või füüsikaliste suuruste (veepinna temperatuur, fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus ja veepinna peegeldusvõime) väärtusi vees.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]