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《基于hdf4 文件格式的modis 1b影像数据提取的研究与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于HDF4文件格式的MODIS1B影像数据提取的研究旅游学院地理信息系统张琴琴080154618摘要:本文着重介绍HDF4文件格式和HDF软件库的实现原理,分析MODIS1B数据资料。在MODIS1B数据中主要有两种数据对象SDS和Vdata。文中详细介绍了访问SDS和Vdata数据的SD接口和VS接口,并通过调用HDF软件库分别实现了提取MODIS1B数据中SDS数据和Vdata数据。关键词:HDF4;MODIS;SDS;Vdata;影像提取1引言中分辨率成像光谱仪MODIS采用HDF(Hierarchicaldatafo
2、rmat)数据格式存储元数据,提供36个光谱波段的地球综合信息,对开展自然灾害与生态环境监测、全球环境和气候变化研究以及进行全球变化的综合性研究等很有意义。利用软件编程实现MODIS数据提取是MODIS数据应用的前提,也是开发对地观测数据综合处理的一项基础工作。因此,本文对MODIS1B数据进行了全面分析与解读,并对MODIS1B数据提取的关键技术进行了讨论和研究。2HDF4文件格式HDF文件格式是一种超文本文件格式,由美国国家高级计算应用中心NCSA(NationalCenterforSupercomputingApplic
3、ation)组织开发。HDF能够存储并处理不同种类大数据量的科学数据,包括图像、多维数组、指针及文本数据等。HDF格式已经被国内外各种卫星传感器作为标准的数据格式。目前广泛使用的是HDF4版。HDF4文件格式可以被看成一本带目录的多章节书,每一章包含不同类型的数据元素。一个HDF4文件包含一个文件头,一个或多个描述符块,若干个数据元素(图1)。文件头用来确定是否为HDF4文件,它由4个ASCII码形式的控制字符组成,每个字符占用一个字节,分别为N、C、S、A。数据对象是HDF的基本结构。一个数据描述符和一个数据元素组成一个数据
4、对象。数据描述符包含了数据元素的类型、位置、尺度等信息。数据元素则是实际的数据资料。所有的数据描述符都为12个字节长,包含标识符、参照数、数据偏移量和数据长度4个部分(图2)。 数据标识符(tag)用来确定数据元素的类型,它是16位无符号整型数(1～65535),如果没有与其相对应的数据元素类型,则tag值为DFTGA-NULL(或0)。HDF文件中的每个标识符都有唯一的一个参照数与之相对应。参照数是一个16位无符号整型数,在数据对象中一般是不可变的。标识符和参照数相结合就可确定唯一的数据对象。数据偏移量是指从文件开始位置到
5、数据元素起始位置所包含的字节数。数据长度指整个数据元素占用的字节数。数据偏移量和长度均为32位无符号整型数。在HDF4文件中通常将含有相关数据的数据对象分为一组。这些数据对象组称为数据集。HDF4有6种主要数据对象类型:栅格图像、调色板、科学数据集、注释、Vdata和Vgroups。通过NCSA网站免费提供识别HDF对象接口的HDF软件库可以对每种类型的HDF数据对象进行访问和处理。MODIS1B文件中使用的HDF数据对象有SDS、Vdata和对象注释3种。3HDF软件库HDF软件库包括3个接口层,分别是HDF底层、HDF应用
6、层及HDF顶层(图3)。HDF底层为软件开发者所应用,它包括文件输入/输出、差错控制、内存管理、物理存储等应用程序接口。应用层接口又分为单文件和多文件两种,包括多个独立的模块分别用来简化各种数据对象(8位图像、24位图像、色彩、科学数据、注释、Vdata等)的存储和访问过程。HDF程序开发人员主要是使用这些应用接口,而不必考虑底层的细节,这大大简化了HDF应用程序的开发。HDF顶层包括HDF应用、NCSA和第3方开发者制作的应用程序。 在底层和应用层中,HDF软件库由可调用的程序组成,这些程序被汇集在一起构成接口。每个接口都
7、提供特定的HDF函数访问相应的HDF数据对象。3.1 SDAPISDAPI是用来管理科学数据集SDS(ScientificDataSet)的接口,它由一系列可操作的SDS函数组成。SDS就是多维数组集,存储和描述了除图像以外的其它对科学调查有用的科学数据。每个SDS都必须包含SDS数组、名称、数据类型和维数4类元素(图4)。一个HDF文件可以有多个SDS数据集,通过SDS的索引号识别不同的数组。SD接口提供了对SDS对象进行访问、定义、输入/输出、检索和应用的程序集,利用它可以轻易地实现读取、存储、管理SDS的属性和数值。调用
8、SDAPI创建或访问SDS步骤如下(括号内的函数支持C语言):(1)打开一个HDF4格式文件并初始化SD接口(SDstart);(2)创建一个新的数据集或者使用数据集索引号打开一个存在的数据集(SDcreate,SDselect);(3)对指定的数据集执行期望的操作,如写数据
