2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集

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1. 摘要中空间分辨率的单位有误,下同,对应修改英文。

2. 中文摘要中“本文以MODIS产品MOD15A2(1 km2 / 8day)数据为基础”与英文翻译不一致,建议统一。

3. 由于ScienceDB目前上传的内容只能展示单个文件,而无法展示文件夹,因此展示的数据集与论文中数据库(集)基本信息简介表格中介绍“数据集中共包含10个文件夹,1年对应1个文件夹”不一致,请将单个文件夹打包后重传,修改相关描述。

4. 数据集中有十几个photo.src文件,下载后杀毒软件检测出其带有病毒,请作者确认这些文件是否是数据集的组成部分。

5. 数据集中有4个文件12_max_f_Nan.hdr、12_max_f_Nan、test.txt、batch.txt论文中也没有说明,请作者确认是否为数据集的组成部分,如果不是,请重传数据。

6. 引言第3段中指出“相关度~88%”,请确认是否有误。

7. 第1.2节数据处理部分是文章核心,应当有助于用户了解甚至重现实验过程。建议详细论述,并图示。

8. 第1.3节中提到“如2001年1月的月最大值数据某像元的最大值为2001017期的数值,则该像元的质量值为2001017的质量值”,请确认表述是否有误。

9. 论文中没有对表1的说明,请添加。

10. 表1后面出现的网址请作解释。

11. 致谢部分基金信息请在数据集简介表中列明,此处的致谢对象只限于对论文有贡献的人,请修改。

12. 请确认文献14的引用格式是否有误。会议论文需依次注明论文作者、论文名称、会议日期、文献类型([C].)、举办地、举办方、出版时间。

【2016-04-01】 评论来自:版本 1
作者:

1.已修改,并在文中高亮显示。

2.已更正。

3.已把每年数据单独压缩,将联系编辑上传。

4.photo.src文件,我这边看不到,同时把不相关文件删除

5.不相关文件已删除

6.已更正。

7.已更正并添加流程图,文中高亮显示。

8.已更正

9.已添加说明

10.已添加解释

11.已更正

12.ref14为austrilian national university的annual report,见https://digitalcollections.anu.edu.au/handle/1885/41959

【2016-04-27】 评论来自:版本 1
责编委:

图2涉及地图信息,请作者再次确认相关地图信息的完整性准确性,或就所截取的研究部分进行必要的限定性说明等。

【2016-05-04】 评论来自:版本 1
作者:

增加了研究区示意图,见图二

【2016-05-18】 评论来自:版本 1
专家:

本文需根据同评专家的建议,回复、修改并重传文章后再审。鉴于本文数据提取方法较为简单,建议考虑做更大范围的数据产品。

另外,论文在数据描述和格式方面描述齐全,缺少对数据本身物理量的算法的描述,可作补充。

 

【2016-10-12】 评论来自:版本 1
作者:

《2001-2010年全球光合有效辐射月最大值数据集》是《2001-2010年中国光合有效辐射月最大值数据集》的修改版,在旧系统中完成了同评,意见为建议将数据范围拓展为全球范围,因此我们对数据集范围进行了扩展。

【2017-07-28】 评论来自:版本 1
编委会成员:

经编委投票决定录用本文。

【2017-08-24】 评论来自:版本 2

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2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集

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2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集

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            数据来源:CSCD中国科学引文数据库

2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集

张春燕1,郭杉1*,关燕宁 1,蔡丹路1,王蕾1,姚武韬1,肖 寒1

1. 中国科学院遥感与数字地球研究所,北京  100101

* 通讯作者(Email: guoshan@irsa.ac.cn)

摘要:光合有效辐射是区域植被 变化和生态变化研究的重要参数之一,是估算全球碳支出以及生物多样性研究的基础 。目前中国区域1 km空间分辨率的光合有效辐射月最大值数据尚无可直接下载源。本 文以MODIS L4级别数据产品MOD15A2(1 km / 8days)为基础,通过数据拼接、格式转 换、单位换算、MVC(Maximum value composite)最大值提取等过程获得中国区域光 合有效辐射月最大值数据集,数据涵盖时间范围为2001~2010年。

关键词:FPAR;生境;MODIS; 生物多样性

Monthly maximum data of fraction of photosynthetically active radiation of China 2001–2010

Zhang Chunyan1, Guo Shan1*, Guan Yanning1, Cai Danlu1, Wang Lei1, Yao Wutao 1, Xiao Han1

1. Institute of Remote Sensing and Digital Earth Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

* Email: guoshan@irsa.ac.cn

Abstract: Fraction of photosynthetically (FPAR) is an effective measurement for regional vegetation and ecosystem change, and is a basis on estimating global carbon source and sink, as well as biodiversity. Monthly maximum FPAR is not directly downloadable for China. Thus, 2001–2012 monthly maximum FPAR datasets of China are provided with a spatial resolution 1km, based on MODIS L4 Global FPAR product MOD15A2 (1km/8days), including mosaic, data format and unit modification, maximum value composite so as to obtain 2001 -2010 monthly maximum FPAR and related quality assessment datasets.

Keywords: FPAR; Habitat; MODIS; biodiversity.

数据库(集)基本信息 简介

数据库(集)中文名称

2001~2010年中国光合有 效辐射月最大值数据集

数据库(集)英文名称

Monthly maximum data of fraction of photosynthetically active radiation of China 2001–2010

通讯作者

郭杉 (guoshan@irsa.ac.cn)

数据作者

张春燕、郭杉、关燕宁、 蔡丹路、王蕾、姚武韬、肖寒

地理区域

中国陆地(不含部分岛屿 )

空间分辨率

1000 m

数据量

28 GB

数据时间范围

2001~2010年

数据格式

Geotiff

数据服务系统网址

http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/84

基金项目

中国科学院信息化专项科 技数据资源整合与共享工程,资源环境遥感学科领域基础科学数据整合与集成应用, XXXH12504–1–12

数据库(集)组成

数据集中共包含10个压缩 包,1年对应1个压缩包,而压缩包中的数据则包含数据文件和数据质量文件,其中:

1. MODIS_FPAR_1KM_MAX_MONTH_200101.TIF是数据,数据量192 MB。

2. MODIS_FPAR_QA_1KM_MAX_MONTH_200101.TIF是数据质量文件,数据量48 MB

引  言

光合有效辐射(FPAR,The Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation)是遥感探测植被在400~700 nm波段范围吸 收太阳光的量度,是描述植被对光合有效辐射能量吸收能力的指标,是揭示植被结构 以及与之相关的物质与能量交换过程的基本生理变量,是估算全球及区域碳支出,寻 找碳丢失的一个关键参量[1]。一般认为植被对太阳光合有效辐射的吸收 比例取决于植被类型和植被覆盖状况,理论上,FPAR值越大表明植被覆盖越浓密。由 于FPAR在计算时利用了多个波段的反射率信息[2],因此能够更好揭示植 被生产力的动态特征[3]

监测植被生产力以及生产力与气候变化的关系可以 促进人们对生物多样性的理解[4,5],同时也是物种生境保护和生物多样 性保护的基础。研究表明:1)在区域范围内,植被生产力和物种多样性呈现线性正相 关关系[6,7],即生产力的增加会引起物种多样性增加[5]。 相反,生产力的匮乏则会限制食物和资源,从而限制物种的空间分布[8] 。2)在外界条件扰动下,生产力较高的区域恢复更快,生产环境相对更加稳定 [9]

基于遥感FPAR数据的动态生境指数(Dynamic habitat index)利用生产力和物种多样性的关系来对物种的分布及其变化监测。动态 生境指数已经被应用与北美、加拿大和澳大利亚[3,10-14],研究表明动 态生境指数的分量及其空间变化与鸟类的空间分布高度相关(相关系数0.88) [15]。动态生境指数还与气候变化相结合,应用于评价植被生物多样性 [16]。基于FPAR的月最大值数据是提取动态生境指数的关键。目前,我国并没 有相关数据集。因此,中国区域光合有效辐射月最大值数据集将为基于遥感开展生物 多样性研究提供便利,有利于促进遥感在生态学科领域的应用。

1  数据采集和处理方法

1.1  基础数据

中国光合有效辐射月最大值数据集基于MODIS的FPAR 数据集(MOD15A2,2001~2010),数据来源于NASA(http://modis.gsfc.nasa.gov) ,该数据集为基于sinusoidal投影体系、空间分辨率为1km、8天合成的4级数据产品。 中国主要陆地区域共包含19景数据,行列号为:h23v04,h23v05,h24v04,h24v05, h25v03,h25v04,h25v05,h25v06,h26v03,h26v04,h26v05,h26v06,h27v04, h27v05,h27v06,h28v05,h28v06,h28v07,h29v06。

1.2  数据处理

MOD15A2的原始数据涉及多幅影像,因此需要进行拼 接、转换格式、数值换算等处理。

1. 影像拼接:中国陆地区域共涉及19景影像数据, 因此需要进行影像凭借。通过MODIS数据处理工具MRT(MODIS reprojection tool)的 批处理功能,实现对中国范围内的同一时间MOD15A2的影像进行拼接。批处理的关键语 句为:

dir *%DAY%.*.hdf/a/b/s > MOSAICINPUT.TXT

C:\\MRT\\bin\\mrtmosaic.exe -i MOSAICINPUT.TXT -s "1 " -o MOD15A2_%DAY%.hdf

2. 格式转换:经过步骤1处理之后数据为HDF格式, 为了后续处理的方便,将通过ENVI/IDL平台将HDF格式转换为ENVI/IDL支持的IMG格式 。同时在转换的过程进行数值计算:DN*0.01。

3. 月最大值提取:将所有数据根据年-月进行归类 ,在ENVI/IDL平台中通过最大值提取算法,实现月最大值数据及数据质量的提取。


中国光合有效辐射月最大值数据集

4. 数据掩膜:以中国行政区域图(图2)为基础, 生成中国区域的掩膜图层,并对所有数据结果进行掩模处理,从而得到中国区域光合 有效辐射月最大值数据集。

图2  研究区域示意图(由于数据分辨 率问题,部分海岛无有效数据,不在研究区范围内)

1.3  月最大值计算

首先将1年46期数据按照月份进行划分,再利用IDL 程序对每个月的几期数据提取最大值,最后根据数据转换系数(0.01),对数据进行 数值转化,转换后数据的有效范围为0~1之间的浮点数据。同时,根据其质量控制文 件生成新的月最大值数据质量文件,具体过程为根据月最大值与不同期数据的匹配, 如2001年1月的月最大值数据某像元的最大值为2001017期的数值,则以2001017的数据 质量值作为该月最大值对应像元的数据质量值。数据投影仍为sinusoidal投影体系。

2  数据样本描述

2.1  命名格式

光合有效辐射月最大值数据集文件的命名遵循如下 命名规则:

1. 数据文件命名为: MODIS_FPAR_1KM_MAX_MONTH_YYYYMM.tif,其中MODIS表明该数据集的原始数据为MODIS 的数据产品;FPAR为数据内容;1KM为空间分辨率;MAX_MONTH为月最大值;YYYYMM为 数据年月,其中200101代表2001年1月。

2. 数据质量文件命名为: MODIS_FPAR_QA_1KM_MAX_MONTH_YYYYMM.tif。

2.2  数据样本

图3为2010年的光合有效辐射月最大值数据,其中灰 色区域为NODATA数据,表明该区域为非植被区域。

图3  中国光合有效辐射月最大值数据 集(2010年)

3  数据质量控制和评估

中国光合有效辐射月最大值数据集的数据质量控制 文件基于MOD15A2的质量控制文件,数据质量参数说明见表1,具体制作方式参见第1.3 节。

1  MOD15A2数据质量参数说明(8 bit

4  数据价值

陆地植被生产力体现陆地生态系统的生产能力,是 估算地球承载力和评价生态系统状态的重要指标,是地球系统科学领域的研究热点 [17]。 物种多样性与植被生产力正相关,物种空间分布范围受植被分布 的限制,同时物种行为受植物分布季节性特征规范,在此数据集基础上可以进一步提 取相关的生态指数,因此本数据集具有重要的生态意义。本数据集是基于MODIS的1km 分辨率遥感反演数据产品,适用与进行区域或国家范围的科学研究,若要开展更加精 细尺度的研究工作,建议基于数据算法通过更高空间分辨率的数据来实现。

致  谢

感谢NASA的数据支持,感谢刘旭颖、钱丹、安旭东 和康丽华等人在科学数据库建库、数据处理等方面所做的工作和努力。

数据作者分工职责

张春燕(1983—),女,河南三门峡,博士在 读,助理研究员,研究方向为遥感在生态环境变化中的应用。主要承担工作为数据处 理与分析。

郭杉(1959—),男,北京,本科,研究员, 研究方向为基于交叉学科的陆表作用与影响关系。主要承担工作数据设计与分析。

关燕宁(1963—),女,北京,硕士,研究员 ,研究方向为气候变化与陆表系统。主要承担工作为数据设计与分析。

蔡丹路(1987—),女,四川峨眉,博士,助 理研究员,研究方向为气候变化与陆表植被。主要承担数据工作为数据处理与分析。

王蕾(1989—),女,河北辛集,硕士在读, 研究方向为城市环境遥感。主要承担工作为数据下载及数据预处理。

姚武韬(1991—),男,山东省临沂市,硕士 在读,学生,研究方向为城市环境遥感。主要承担工作为数据下载及数据预处理。

肖寒(1993—),女,河北省正定县人,研究 生在读,学生,研究方向为生态环境与气候变化遥感。主要承担工作为数据下载及数 据预处理。

参考文献

[1]  陈卓奇, 邵全琴, 刘纪远, 等. Modis大 气产品的光合有效辐射估算研究[J]. 遥感学报, 2012, 16(1): 25~37.

[2]  Tian Y., Zhang Y., Knyazikhin Y., et al. Prototyping of modis lai and fpar algorithm with lasur and landsat data[J]. IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing, 2000, 38(5): 2387~2401.

[3]  Coops N.C., Wulder M.A., Duro D.C., et al. The development of a canadian dynamic habitat index using multi–temporal satellite estimates of canopy light absorbance[J]. Ecol Indic, 2008, 8(5): 754~766.

[4]  Cai D., Fraedrich K., Sielmann F., et al. Climate and vegetation: An era–interim and gimms ndvi analysis[J]. Journal of Climate, 2014, 27(13): 5111~5118.

[5]  Duro D.C., Coops N.C., Wulder M.A., et al. Development of a large area biodiversity monitoring system driven by remote sensing[J]. Progress in Physical Geography, 2007, 31(3): 235~ 260.

[6]  Jetz W., Fine P.V.A. Global gradients in vertebrate diversity predicted by historical area–productivity dynamics and contemporary environment[J]. PLoS Biology, 2012, 10(3): e1001292.

[7]  Qian H., Kissling W.D. Spatial scale and cross–taxon congruence of terrestrial vertebrate and vascular plant species richness in china[J]. Ecology, 2010, 91(4): 1172~ 1183.

[8]  McLoughlin P.D., Wal E.V., Lowe S.J., et al. Seasonal shifts in habitat selection of a large herbivore and the influence of human activity[J]. Basic and Applied Ecology, 2011, 12(8): 654~663.

[9]  Moore J.C., De Ruiter P.C., Hunt H.W. Influence of productivity on the stability of real and model ecosystems[J]. Science, 1993, 261(5123): 906~908.

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[11]  Coops N.C., Fontana F.M.A., Harvey G.K.A., et al. Monitoring of a national–scale indirect indicator of biodiversity using a long time–series of remotely sensed imagery[J]. Canadian Journal of Remote Sensing, 2014, 40(3): 179~191.

[12]  Coops N.C., Waring R.H., Wulder M.A., et al. Bird diversity: A predictable function of satellite‐derived estimates of seasonal variation in canopy light absorbance across the united states[J]. Journal of Biogeography, 2009, 36(5): 905~918.

[13]  Coops N.C., Wulder M.A., Iwanicka D. Demonstration of a satellite–based index to monitor habitat at continental–scales[J]. Ecol Indic, 2009, 9: 948~958.

[14]  Mackey B.G., Bryan J., Randall L. Australia's dynamic habitat template 2003[C]. Made available in DSpace on 2011–01–05T08: 30: 06Z (GMT). The Australian National University Annual report, 2004.

[15]  Andrew M.E., Wulder M.A., Coops N.C.,et al. Beta–diversity gradients of butterflies along productivity axes[J]. Global Ecology and Biogeography, 2011, 21(3) : 352~ 364.

[16]  Holmes K.R., Nelson T.A., Coops N.C., et al. Biodiversity indicators show climate change will alter vegetation in parks and protected areas[J]. Diversity, 2013, 5(2): 352~ 373.

[17]  袁文平, 蔡文文, 刘丹, 等. 陆地生态 系统植被生产力遥感模型研究进展[J]. 地球科学进展, 2014, 29(5): 541~550.

引用数据

张春燕, 郭杉, 关燕宁, 蔡丹路, 王蕾, 姚武韬, 肖寒. 2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集. Science Data Bank. DOI: 10.11922/sciencedb.170.84.

其他

请使用以下方式引用本文:

张春燕, 郭杉, 关燕宁, 蔡丹路, 王蕾, 姚武韬, 肖寒. 2001~2010年中国光合有效辐射月最大值数据集. 中国科学数据, 2016. DOI: 10.11922/csdata.170.2015.0025.

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