MRT用户手册（中文）
MODIS REPROJECTION TOOL（MRT）中文用户手册以2011年4.1版本英文手册为基础目录自动批处理.MRT GUI(图形用户界面)重采样工具…36打开输入文件元数据检查…图幅位置:.:::::·:..::::::·:·.::::::::·:::::光谱子集40空间子集…指定输出文件42输出文件类型43重米样类型…43输出投影类型.44输出像元大小45加载或保存参数文件.…,45执行重采样…着,着看重46退出GU1.4文件格式转换46拼接工具47出版信息49联系方式49附录A:MRT参数文件格式文件命名约定50编辑参教文件50参数文件格式附录B:MR原始二进制文件.54文件命名规则.54头文件格式.54编辑头文件.提附录C:投影参数…投影参数18n曹非,非着音着音,音着音着投景参数915提示60MRT软件参数简介l999年12月,中分辨率成像光谱仪( MODIS)搭载美国宇航局(NASA)对地观测系统(EOS)平台的Tera卫星发射到太空。2002年5月,第二个 MODIS传感器搭载Aqua卫星发射。 MODIS的主要任务是对地球陆地、海洋和大气进行连续的全面观测;MOD比它的前任 AVHRR有更高的空间分辨率(250米、500米、1000米),比临轨的 Landsat7有更高的观测频率(近乎每天)。 MODIS的观测对于气候、植被、污染、全球变化以及其它很多重要的经济和环境问题的研究至关重要。MODS重投影工具( MODIS Reprojection Tool,MRT)被开发用于支持MODs陆地高级产品,这些 MODIS产品为HDF-FOS栅格文件,基于分嗝的 Sinusoidal(一种投影方式)投景2。MRT通过提供地图投影、格式转换和光谱与空间子集选项等功能方便」MODS陆地产品的应用,它被编译用于多种操作系统。MRT功能于 resample和 mrtmosaic两个可执行文件,这两个文件既可以在命令行运行,也可以在图形用户界面(GUⅠ)运行。GU在操作输入数据方面是种简便、友好的方式,而功能更强大的命令行方式主要用于满足用户海量数据处理需求。用户手册描述了如何运行 MRT resample和 mrimosaic两个程序。MRT软件参数平台MRT是一款高度可移植的软件,已在以下四种系统平台经过测试:● Windows nt+32-bit● Linux32-bitLinux 64-bit● Macintosh os X32-bit其它操作系统尽管没有经过测试,但预期是可以安装运行的(如 Windows vistaWindows7)。特定平台差异请参考 Release Notes更多MODS介绍请参见htp:/ modis gsfc. nasa. gov/.史多 HDF-EOS信息请参见htt:/Www.hdfgroup.org/和htp:/hdfeos.net4MRT软件参数(https://lpdaac.usgsgov/tools/modisreprojectiontool)界面MRT能以GU或命令行两种方式调用。GUI能满足用户对投影、格式转换或图幅拼接等功能的简单需求。同时它还可以轻松査看数据属性。基于脚本的命令行界面可进行多种命令执行,更适合大批量数据处理。数据产品MRT目前能对所有级别的MODS陆地栅格数据进行处理(包括2G级,3级,4级)。 MRTSwath支持条带数据处理(lB级,2级)3大多数 MOIDS数据是二维的,但也有一些三维或四维数据集(例如MCD43BRDF-Albedo suite4)。MRT攴持三维和四维数据产品,目前可以将他们输出为二进制、 GeoTIFF和HDF-EOS格式的二维数据产品文件格式MRT可以将二进制或 HDF-EOS格式的MoDS陆地产品作为输入文件。MRT输出文件格式包括二进制、HDF-EOS和 Geo TIFF。二进制文件格式在附录B中有说明数据类型MRT支持8-bit,16-bit,和32-bit整数数据(不论有没有符号),以及32-bit浮点数据。输出数据类型总是和输入数据相同地图投影MRT调用通用制图变换包(GCTP5),允许使用以下地图投影类型:3 MRTSwath详细介绍https://pdaac.usgs.gov/lpdaac/tools/modisreprojectiontoolswath4 MODIS多维数据信息https://lpdaac.usgsgov/lpdaac/products/modisproductstable/brdfalbedomodelparameters/16 day 3 global 500m/mcd43alo3GCTP详细说明htt:/ gcmd. nasa. gov/records/USGS- GCTP htmlMRT软件参数● Albers equal areaequirectan gularGeographicHaammelIntegerized SinusoidalInterrupted Goode homolosineLambert azimuthalLambert Conformal ConicMercator● MollweidePolar stereographicSinusoidalTransverse mercatorUniversal Transverse mercatorMRT所用的GCTP已被修改,整合了最初00版本MODS产品所用的 IntegerizedSinusoidal投影重采样MRT有三种重采样方式: nearest neighbor(NN, bilinear(BL,和 cubicconvolution(Cc)格式转换MRT输出文件格式有多个选项。可能的输入输出格式已在上文文件格式部分说过。格式转换支持波段子集和空间子集。在做格式转换时,重采样过程会被跳过。输出投影类型及投影参数并不需要,如果已指定,将被忽略。在格式转换时,输出投影与输入投影相同,投影参数也相同。输出像元大小也和输入一样(如果指定,将被忽略),数据类型也是这样。提醒:有一个简单的命令行工具(hdf2rb)能把HDF格式转换成二进制格式。它不依赖地理信息,因此在边界图幅(下文有相关小节说明)处理中应用效果好。MRT软件参数拼接工具MRT可以在图幅投影前对多个图幅进行拼接。在GU界面,可以通过选择多个输入文件进行图幅自动拼接。输入文件先被拼接,然后投影。在命令行界面,图幅拼接通过调用 mrtmosaic进行基准转换MRT只支持有限的几种输入输出基准( datum),包括NAD27、NAD83、WGS66WGS72以及WGS84。MRT支持用户对输出基准进行参数设置。GUI界面中用户可通过下拉列表选择输岀基准。软件默认 NODATUM。如果用命令行处理,则需在参数文件中对 DATUM参数进行设置,所用的基准需要MRT支持才行。如果参数文件中 DATUM项无值,则默认 NODATUM。基准是对参考椭球体半长轴和半短轴的标准定义。如果选择 NODATUM,则用户需要对除UTM和 Geographic外所有MRT支持的投影,设置前两个投影参数(即半长轴和半短轴),这两个参数措述投影的球体信息。如果选择 NODATUM的同时,个设置半长轴和半短轴,则MRT将会运行出错。需要注意的是,除 Sinusoidal和 Integerized sinusoidal两种投影类型外,目前对任意基于球体( sphere-based)的投影,GCTP包都自动采用球体19的半径(6370997米)。如果不想用球体19的半径,则用户必须用 NODATUM选项指定半径。对于 Integerized sinusoidal和 Sinusoidal投影,用户可以指定球体半径。尽管一种数据产品可能“参考”了某一基准,但用户必须明白,基于球体的投影在技术上没有基准。任何基于球体的输出都不包含任何基准信息。它包含的只是属于球体的信息。这取决于用户数据所参考的基准。并且, GCTP/Geolib软件在初始基准未知的情况下不能提供基准转换功能。因此,如果一种产品输出时没有基准,它就不能再用MRT转换成其他基准了基准值将被用于输出HDF-EOS, GCoTIFF和二进制文件。基准会在HDF文件中指定,尽管HDF-EOS不支持基准(根据HDF-EOS文档,HDF-EOS文件被假定参考WGS84)∏MRT知道了输入输出基准,并确定基准/投景参数组合有效,则重投影和基准转换叮执行。以卜是将SⅣN( MODIS数据所用投影类型)数据转投影为其它特定投影和基准输出的步骤。MRT软件参数用GCTP将输入数据投影到 Geographic投影。2.在 Geographic投影中将输入基准转换为输出基准。3.从 Geographic投影转到输出投影。步骤2和步骤3都通过调用 Geolib实现。如果输入数据不是SIN投影,则 Geolib在重投影和基准转换中只调用一次。光谱子集HDF-EOS输入文件一般包含多个图层,这被称为科学数据集(SDS)术语“SDS”可与本文中的术语“波段(band)”互换。输入波段集的仼意子集都冂以做重投影。默认重投景所有波段。空间子集个空间子集由矩形的两个角(左上角和右卜角)定义。这些角可以由输入绎纬度坐标,或输入行列数,或输岀投影的坐标来确定。默认用元数据中对边界矩形的措述来投影整个输入图像。输出像元大小MODIS实际空闾分辨率取决于卫星轨道位置,因此输入像元大小与所宣称的有定出入。比如,250米的产品实际包含231.7米的像元;500米的产品实际上有463.3米的像元;1000米的产品有926.6米的像儿。除非指定,MRT默认输出像元大小与输入像元大小相同。除输出Gε ographic地图栅格时像元大小以度来计量外,像元大小单位都是米。GUI中指定输出像元大小后,各波段输出像元大小相同;命令行中可以对不同波段设置不同的像元大小。参数文件不论是通过GUI调用,还是通过命令行调用,MRT都是在参数文件指挥下运行的。参数文件中有软件运行所需的各种信息,这些信息影响输入文件读取、投影转换以及结果输出等。参数文件包含输入输岀文件的文件名、文件格式、光谱与空间子集信息、输出投影类型、输出投影参数、输出的UTM带号(如果需要)输出重采样炎型、输出像元大小。参数文件能通过 MRT GU自动生成,并可保MRT软件参数仔以用于后续GUI或命令行运行。参数文件的文件名后缀为“,prm”,是 ASCII文本格式,可在仼意文本编辑器中创建或编辑。如果用户希望构造一个参数文件用于命令行执行,推荐从GUI创建基本参数文件开始,根据需要调整参数,以避免运行出错。参数文件格式在附录A中有描述元数据MRT从输入文件中提取文件相关信息,并在GUⅠ中显示,包括可用波段数量、数据类型、行列数、以及左上角和右下角位置。只能为输入的HD-EOS文件写输岀文件元数据(二进制输入文件不行)。输出的HDF文件包含输出元数据与原始输入文件元数据。输入结构( structure),核心(core),以及归档元数据( archive metadata)信息分别存储在HDF的OldstructMetadata, OldCore Metadata和 OldArchiveMetadata属性中。背景填充如果重釆样部位大多数值都是背景填充值,则输出背景填充值。否则,重采样在非背景值部位运行,并对权重作相应调整。MRT读取每一个输入波段的“ Fillvalue”,并用该值作为输岀背景填充值。如果 Fillvalue未指定,默认为0。提醒:对于部分MODS产品,填充值很高(如65535,而非一些用户习惯的低值或负值。在这些产品中,重采样图像中非图像数据也将被背景值填充。这导致实际像元被高亮度像元围绕。角坐标输出 GeoTIFF文件中左上角(UL)指左上角像元的中心。所有其他角都使用HDF标准表示其左上角和右下角(LR)的外部范围。因此,HDF-EOS和二进制文件MRT输出坐标表示的都是角位像元的左上角。所有GUI指定输出的角坐标,状态框中的角坐标,或命令行中的角坐标,标准输出或日志文件中的角坐标,都表示像元的外部范围。(lvge表示没有读懂,详情请査阅英文说明)日志文件MRT将日志和状态信息写入屏幕显示以及日志文件。日志文件被命名为resample log,并被放在bin目录下(如C: MRT bin resample log)。MRT活动的MRT软件参数详细信息在每次运行完成后附加到日志,因此MRT每次执行的历史都是有记录的。日志是文本文件,用户可以编辑或打印重采样工具的命令行版本允许用户用=g选项指定日志文件的路径和文件名。重采样工具选项将在“命令行界面”部分详细介绍。边界图幅边界图幅给MRT带来一些难题。这些图幅出现在 Sinusoidal全球投影的外边缘部分,如下图所示。MODIS Land Sinusoidal Mapping GridHorizontal Tile Number000102030405060708091011121314151617131920212223242526272829303132333435gsss+en①这些图幅由上到下、由左到石,从00开始标记。水平图幅标号从h00到h35,垂直标号从v00到v17。 MODIS HDE-EOS数据文件名中包含指定图幅水平及垂直位置标号。如,一个覆盖佛罗里达州的图嘔可能被命名为MOD13Q1A2011042h10v060520011060132568hdf,其中,“h10v06”指明了该图幅在 Sinusoidal网格中的位置边界图幅问题边界图幅很独特,因为它们包含不能以有效经纬度在地图上显示的投影角点。例如,覆盖阿拉斯加的图幅“h10√02”理论上具有沿着 Sinusoidal地球的远东和远西边缘的角点。边界图幅环绕 Sinusoidal地球边缘,这将坐标置于了不连续的空
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响应曲面法与设计
响应曲面法与设计，原理及实际的操作应用，对选用该法做实验的同学比较受用！7050等高当前运线图行条件最人值7D60504010040120x,=温度(C]160(10x2=压强si的162响应曲面的等高线图∑x,+∑Rnx+∑(16-2)几乎所有的RSM问题都用这些近似多项式中的一个或多个。当然,一个多项式模型在自变量的整个空间上是真实函数关系的合理的近似式是不可能的,但在-个相对小的区域内通常做的很好。第15章讨论的最小乘方法可用来估计近似多项式的参数然后在拟合曲面上儆嘀应曲面分析,如果拟合曲面是真实响应函数的个合适的近似式,则拟合曲面的分析就近似地等价于实际591系统的分析。如果能怜当地利用实验设计来收集数据,就能够最有效地估计模型参数。关于拟合响应曲面的设计叫做响应曲面设计。在16-4节中讨论这些设计RSM是一序贯方法。通常,当我们是在响应曲面相应的自变量区域内的某个点时,例如,像图162中当前运行条件那样的点,在此点处系统具有微小的弯曲,从而用一阶模型是恰当的。现在,我们的目的是要引导实验者快速而有效地到达最优点所在的邻近区域。一旦最优点的区域被找到,就可以用更精细的模型,例如阶模型并进行分析以便确定最优点的位置。由图162见出,响应曲面的分析法可以想像为“爬”一样,山顶代表响应的最大值点。如果真实的最优点是啊应的最小值点,则可设想为“落进山谷”。RSM的最终目的是确定系统的最优运行条件或确定因素空间中满足运行规范的区域。RSM主要不是用来了解系统的实际机制的,尽管RSM有助于得到这类知识。还有,RSM的“最优”是按特定的意义使用的。RSM的“爬山”方法只能保证收敛于局部的最优点162最速上升法系统最优运行条件的初步估计常常远离实际的最优点。在这种情况下实验者的目的是要快速地进入到最优点的附近区域。我们希望利用又简单又经济有效的实验方法。当远离最优点时,通常假定在x的一个小区域范围内一阶模型是真实曲面的合适近最速上升法是沿着最速上升的路径,郡响应有最大增量的方向逐步移动的方法。当然,如果求的是最小值,则叫做最速下降法。拟合的一阶模型是592·y=Rn+∑R;x与一阶响应曲面相应的y的等高线,是一系列平行的直线,如图l6-3所示。最速上升的方向就是y增加得最快的方面。这一方向一阶拟合响应最速上升路径曲面的区域=夕-20y-3图16-3--阶响应曲画的等高线与最速土升路径平行于合响应曲面等高线的法线方向。通常取通过所感兴趣的区城的中心并且垂直于拟合曲面等高线的直线为最速上升路径这样一来,沿着路径的步长就和回归系数{P}成正比。实际的步长大小是由实验者根据工序知识或其他的实际考虑来确定的实验是沿着最速上升的路径进行的直到观察到的响应不再593◆增加为止。然后,拟合一个新的一阶模型,确定-·条新的最速上升路径、继续按上述方法进行。最后,实验者到达最优点的附近区域。这一点,通常由一阶模型的拟合不足来指出。这时,进行如16-3节所述的添加的实验,会求得最优点的更为精确的估计例t6位化学工程帅要确定使化工产品收率最大的运行条件。影响收率的两个可控变量是:反应时和反应温度。工程师当前使用的运行条件是反应时同为35分钟,温度为155F,收率约为40%。因为此区域不大可能包含最优值←她拟合-阶模型并应用最速上升法。程师决定拟合一阶模型的探测区域应是反应时间为(30,40)分钟和(150,160)°F。为简化计算,将自变量规范在(-1,1)区间内。于是,如果记尔为自然时间变量,与:为自然温度变量,则规范变量是5155数据如表161所水。用来收集这些数据的设计是增加五个中心点的22析因设计,在中心点处的重复观察值是用来估计实验误差的,并可以用来检阶模型的适合性。还有,过程的当前运行条件也就在设计的中心点处用最小二乘法将一阶模型来拟合这些数据。用第15章的方法,求得以规范变量表示的下列模型y=49,44+0.775x1+0.325x2在沿着最速上升路径探测之前,应研究-阶模型的适合性。有中心点的22设计允许实验者去做1.求出误差的个估计量2.检测模型的交互作用(交叉乘积项3检测二次效应(弯曲性)。中心点处的重复观察值可月来计算误差的估计量如下:(40.3)2+(40.5)2+(49.7)2+(40,2)2+(40.6)2=(202.3)2/50.0430594表16-1拟會一阶模型的过程数据首然变量规范变量响应了1301539.3301604u.(小01504U.9404J.53543.335010.5351534(.了35l5544.235l554〔.6阶模型假定变量r2和x2对响应有可加的效应。变量间的交互作用可用增加于模型的交叉乘积项x2的系数12来度量。此系数的最小二乘估计恰好是按普通22析因设计算得的交作用效应的二分之一,或B=1[(1×3.93)÷(1×41-5)+(-1×40.0)+(-1×40.9-0。1)0.025单自由度的交可作用平方和是SS交互作甲〔.02比较SS炊作用和。给出下刘拟合个足统计量:交五卡0.0250.0430=0058与F…进行比较。显然.交可作用是不显著的对直线模型适合性的另一个检测是比较设计的析因部分的四个点处的平均响应,即y=40,425、和在设计的中心点处的平均响应,即兴=40.46如果设计于弯曲的曲面上·则yr-y是曲面的总弯曲性的度量。如果月1与A2“纯二次”项x与x的系数,则y-y是A1+R的一个估计量。在我们的例中,纯二次项的个估计量是B1:+B40.425—40.460.35与零假设H:1+P2=0有关的单自由度的平方和是tf(÷)(5)(-优35)24+027其中7利n分别是析因部分的点数和中心点数。因F0,0027。063〔.0430将它与F、,比较。没有显示出纯二次项的影响。此模型的方差分析概括在表15-2中。交互作用和弯曲性的检测都是不显菩的,前总回归的F检验是显著的。还有,月和P2的标准差是MS0.94300.10=1,24问归系数月和B2相对于它们的标准差都较大。在这一点上.我们没有理由怀疑阶模型的适合性要离开设计中心·点(x:=0,x2=0)—沿最速上升跸径移动,就要对沿x2方向每移动0.325个单位.我们将沿x1方向移动0.775个单位。于是,最速上升路径经过点(x1-0,xz=0)且斜率为0.325/0.775。工程师决定用5分钟反应时间作为基本步长。用与x1之间的关系式,知道5分钟反应时问等价于规范变量x1的步长为4x=1。因此,沿最速上升路径的步长是△x1-1.00和4x2=(0.325/0.775)△x;=042。L程师计算了沿此路径的点并观察了在这些点处的收率直至响应下降为止。其结果见表16-3,表中既列出了规范变量也列出了自然变量。虽然规范变量在数学上容易计算,但在过程运有中必须用自然变量。图16-4画出了沿最速上升路径的每一步处的收率图。直到第十步所观察到的响应都是增加的;但是,这以后的每·步收率都是减少的。因此,另一一个一阶模型应该在点(41=85,2=175)的附近区域进行拟合。596·衰L42一阶模型的方差分析变差来源平方和自由度均方西归(月1,A2)825:214412547.83残差0.1772(交互作用(0.自025)0.4025).058〔纯二次)U.0027)0.00270.053纯误差)0.⊥7200.0430总和3.002281%的显着性表16-3例16-1的最谅上升实验规范变量自然变量响应步长_巴原点351550.42原点+△1.0,42401574且,原点+2△2.000.8445ig42原点十343.001.2650原点+444.[0685563原点+5▲5.2.106016553.8原点+646-供2.526516759.9原点十7▲7.002.9470l6965.0原点+88.03.:6751710.4原点+9△78173原点+10419.420L75原点+11411.004.6290ITs76原点十12412.00549575.上个新的一阶模型在点〔51=85,52=175)附近拟合。探测的区域对与是[80,90],对2是[170,180],于是。规范变量是5979F0Z了456785t112步长图16-4例16-1中沿最速上升路径的收率对步长的图形35,-175再次用五个中心点的2设计。数据见表6-在。拟合表16-4的规范数据的一阶模型是y=:78,97+1.00x1+0.50x2此模型的方差分析,包括交作用和纯次项的检测,如表16-5所示。交可作用和纯次项的检测表明、阶模型不是合适的近似。真实曲的弯曲性指岄了我们已接近最优点。为更精确地确定最优点,在该点必须做进步的分忻2由例16-1见出,最速上升路径是和拟合的一阶模型598
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