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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) MODIS-Processing at DLR/DFD MODIS Workhop, Nov. 26-29, Leeuwin Centre Stefan W. Maier, Walter Ebke, Thomas Ruppert

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) MODIS-Processing

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Deutsches

Fernerkundungsdatenzentrum (DFD)

MODIS-Processingat DLR/DFD

MODIS Workhop, Nov. 26-29, Leeuwin Centre

Stefan W. Maier, Walter Ebke, Thomas Ruppert

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

MODIS on Terra/Aqua

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

MODIS Technical Specifications (1)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

MODIS Technical Specifications (2)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Status X-Band Receiving Station DFD OP

December 2000station delivery and set up

January 2001first acquisition of Terra (MODIS)

February 2001start of preoperational phase

May 2001start Level 1b processing

October 2001replacement of receiver

November 2001first acquisition of Oceansat-1 (OCM)

November 2001start of operational phase

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

MODIS Station Efficiency (July 2001 - Feb. 2002)

175

147

184

156

180

150

185

145

178171

185 185 185 178167 167

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Jul 01 Aug 01 Sep 01 Okt 01 Nov 01 Dec 01 Jan 02 Feb 02

175

147

184

156

180

150

185

145

178171

185 185 185 178167 167

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Jul 01 Aug 01 Sep 01 Okt 01 Nov 01 Dec 01 Jan 02 Feb 02

in total: 1439 data sets in RAW format (0,67 TByte ~ 480 Mbyte / dataset)

24.01.2001 - 31.06.2001 ~ 750 datasets recorded

84% 85% 83% 78% 96% 100% 100%96%

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Coverage of DFD Receiving Station

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

DFD Operating as ESA PAF for MODIS Data

From the MODIS mission flying on Terra and later on Aqua satellites, the DFD as ESA D-PAF shall

receive, archive and process MODIS data receive MODIS data from the ESA MODIS network

(Kiruna, Matera and Maspalomas stations) and shall convert the data to the international archive format

keep the MODIS historical archive located at Oberpfaffenhofen

generate on request the Level 1b products on CD-ROM for delivery to users (2.5min data granules)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

MODIS „Station Network“ (ESA and DFD National)

Oberpfaffenhofen

UlaanBaatar

Kiruna

Maspalomas

Matera

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Orbital Stitching to Combine Data from Multiple Stations

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

NRT-Processing/Distribution and L0-Archiving

framesx

IMAPP

Q/L

level 0

level 1b

Q/L

SUNWorkstation

LINUX-PC

rolling archive

Media Products,NRT VAProcessors

subsceneclipping

LINUX-PC

ExternalUsers/Internet

FTP

OP

NRT

SeaSpace

Univ. Wisconsin

DLR

raw2L0

LINUX-PCUlaanBaatarKirunaMateraMaspalomas

DIMS/Catalogue VA Processing ...

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

VA Processing, Archiving and Distribution

LINUX-PC

DIMS/Catalogue

User Community User Community

VA Processor

level 2/3

no archiving of Level 1b data!

level 0

IMAPP

level 0

level 1b

precise orbit

EOWEB (eoweb.dlr.de) EOWEB (eoweb.dlr.de) ESA Users InterfaceESA Users Interface

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Quicklook Processing

daytimecolor Q/Lbands 1, 2, 31

nighttimeB/W Q/Lband 31

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

L1b Processor

IMAPP developed at University of Wisconsin-Madison

radiometric and geometric calibration

supported platforms:

SGI MIPS, IRIX 6.5 Sun Ultra, SunOS 5.7 IBM RS/6000, AIX 4.3 HP PA-RISC, HP-UX B.10.20 Intel Pentium, Linux 2.2.12-20 (with gcc) Intel Pentium, Solarisx86 2.5.1 (with gcc)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

L1b Product (1)

radiometrically and geometrically calibrated data

sensor projection ( georeferenced)

HDF4 (not HDF-EOS!!!)

access to rolling archive: /home/modis_data

4 files

1000m.hdf– channels 1-36 (1km)– channels 1-19, 26 as radiances and reflectances– channels 20-25, 27-36 as radiances

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

L1b Product (2)

500m.hdf– channels 1-7 (500m)– as radiances and reflectances

250m.hdf– channels 1+2 (250m)– as radiances and reflectances

geo.hdf– latitude/longitude (1km)– height (1km)– sensor zenith/azimuth (1km)– sun zenith/azimuth (1km)– land/sea mask (1km)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Sensor Projection: Strait of Gibraltar

bow-tie effect

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Map Projection: Strait of Gibraltar

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Pixel Size (neglecting earth curvature)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

scan angle [1°]

rela

tiv

e p

ixe

lsiz

e

across flight

in flight

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

scan angle [1°]

rela

tiv

e p

ixe

lsiz

e

across flight

in flight

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Bowtie Effect

n

n-1

n+1

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Processing Scheme I: TeraScan

IMAPPIMAPP

modis_btmodis_bt

navbox2 + nav2navbox2 + nav2

algorithm L2algorithm L2

fastregfastreg

algorithm L3algorithm L3

level 1

level 2

level 3

radiometric calibration

bowtie correction

coastline navigation

product generation level 2 (e.g. NDVI)

geocoding using TeraScan earth transformation

product generation level 3 (compositing)

SeaSpace Univ. Wisconsin DLR

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Processing Scheme II: IMAPP/DLR

Univ. Wisconsin DLR

IMAPPIMAPP

algorithm L2algorithm L2

„modreg“„modreg“

algorithm L3algorithm L3

level 0

level 1

level 2

level 3

radiometric + geometric calibration

product generation level 2 (e.g. NDVI)

geocoding using IMAPP latitude/longitude fields

product generation level 3

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Geocoding of MODIS Data (Cyprus)

18.02.028:33UTCband 2view zenith 5°view azimuth 104°

„IMAPP/DLR approach“

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Geocoding of MODIS Data (Cyprus)

18.02.028:33UTCband 2view zenith 5°view azimuth 104°

„SeaSpace approach“

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Geocoding of MODIS Data (Rhodes)

18.02.028:33UTCband 2view zenith 39°view azimuth 99°

„IMAPP/DLR approach“

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Geocoding of MODIS Data (Rhodes)

18.02.028:33UTCband 2view zenith 39°view azimuth 99°

„SeaSpace approach“

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Geocoding of MODIS Data (Greece)

25.02.0210:16UTCband 2view zenith 60°view azimuth -72°

„SeaSpace approach“„IMAPP/DLR approach“

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

On-Line Versus Off-Line Geolocation (1)on-line (accuracy better 250m)

off-line (accuracy better 200m)

27.08.2001

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

On-Line Versus Off-Line Geolocation (2)

on-line

off-line (accuracy better 200m)

26.08.2001

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

On-Line Versus Off-Line Geolocation (3)

MODIS-TERRAgeolocation error

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10 20 30 40 50 60 70

view zenith angle [degree]

D [

m]

online attitude/ephemeris

post processed attitude/ephemeris

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Coregistration between Channels (1)

1km

500m

weighting function

scan

track

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Coregistration between Channels (2)

1km

250m

weighting function

scan

track

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Problems with MODIS Data (1)

apparently one bad detector in bands: 5, 21, 24, 26, 28

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Problems with MODIS Data (2)

stripes in bands: 27, 30, (34), (35), 36

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Planned Operational Value Added Products at DLR APOLLO Cloud Classification / Masking

Normalized Difference Vegetation Index

Atmosphere Correction

Land Surface Temperature

Leaf Area Index

Fraction of Absorbed Photosynthetic Active Radiation

APOLLO Cloud Parameters

Net Primary Production

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NRT Cloud Classification Using Adapted APOLLO

cloud free land

cloud free sea

thick water clouds

thin clouds

cirrus-level clouds

snow/ice clouds

snow

12.03.0209:32UTC

product available 2 hours after acquisition!!!

http://auc.dfd.dlr.de/modisnrt

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Automatic Atmosphere Correction (DLR Patent) (1)

MODISNDVI

uncor-rected

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Automatic Atmosphere Correction (DLR Patent) (1)

MODISNDVI

cor-rected

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

NDVI: Comparison MODIS - AVHRR

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,70,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Etna Eruption (July 2001)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Cypres (27 February 2002)