SMAP基线科学数据产品处理方法

SMAP（Soil Moisture Active Passive，土壤水分主动被动）是NASA的一个地球观测任务，旨在测量全球地表土壤水分含量和土壤冻融状态。SMAP卫星运行于太阳同步轨道，主要载荷为工作于L-band的辐射计（1.4GHz,分辨率40km）和一台合成孔径雷达（1.22-1.3GHz,分辨率10km）。2015年7月，该合成孔径雷达停止工作，仅靠L-band辐射计工作，导致其土壤湿度探测精度从10公里下降至接近SMOS的水平。SMAP科学数据产品主要用于研究水循环、碳循环、气候变化及农业管理等领域。

SMAP基线科学数据产品包括以下种类。总的来说，SMAP任务生成了24个可发布的数据产品，归属四个数据处理级别；一级产品包含与仪器相关的数据，以SMAP卫星半轨道为基础，最北和最南的轨道位置划分半轨道边界。二级产品包含基于仪器数据的地球物理反演，也以半轨道形式出现；三级产品是基于二级产品进行地球物理反演得到完整的UTC全球日合成产品。四级产品包含利用SMAP数据进行地球物理模型反演。这些数据产品通过两个NASA指定的数据中心公开提供:阿拉斯加卫星设施(ASF)和美国国家冰雪数据中心(NSIDC)。ASF专门从事SAR数据，NSIDC专门从事冰层科学研究以及陆地微波数据。

目前最优使用产品为L3_SM_P_E和L4_SM。两种产品都可以通过https://search.earthdata.nasa.gov/下载使用。

下面以L4_SM为例，介绍在易智瑞遥感图像处理软件中的处理方法。

第一步 数据打开

（1）文件->打开为->科学格式->HDF5，选择下载的L4_SM 产品，如这里的SMAP_L4_SM_gph_20250718T223000_Vv8011_001.h5。

（2）在打开的科学数据集浏览器面板中，从左边打开需要的数据，这里将sm_surface表土土壤墒情数据通过加入到右侧Raster列表。将经纬度文件通过依次加入到右侧Geographic Information项目中，对应选择Latitude和Longitude选项。

（3）点击打开栅格按钮。

图：科学数据集浏览器

第二步 几何定位

在Toolbox中，打开/几何校正/GLT 几何校正 (修正蝴蝶结效应)工具，选择上一步打开的数据，参数面板默认，进行地理定位处理。

图：GLT几何校正面板

显示几何定位之后的数据，背景值为-9999，可以在图层管理器中右键选择查看元数据->编辑元数据，设置忽略值=-999。

在图层管理中可以使用密度分割工具对土壤墒情数据进行密度分割，如区分干旱等级等应用。

图：土壤水分结果

 

企业级SMAP土壤墒情应用系统

 

L4_SM产品时间分辨率高达3小时，每天有8期数据发布。如果采用传统的手动下载、处理和应用，整个流程虽然比较简单，当时需要重复的操作。

基于企业级遥感平台软件技术可以实现“无人值守”模式下完成整个流程，即包括数据检索、下载、预处理、密度分割、统计与制图、入库、发布与共享。

图：“无人值守”模式处理流程

如下为建立一个每3小时运行一次的任务策略。

图：创建任务策略

创建好的任务显示在任务列表中。

图：任务列表

“无人值守”生产的专题产品自动发布与共享，在web端就可以查询和浏览土壤墒情专题数据。

图：查询和浏览专题产品数据