ICEsat数据介绍、下载、读取、GMT筛选

时间：2022-10-24 12:30:00 675二极管

ICESat（Ice, Cloud,and land Elevation Satellite）即冰、云和陆地高程卫星，其主要有效载荷是地球科学激光测高系统（GLAS），2003年1月13日，全球首颗对地观测激光测高卫星成功发射。

卫星由德克萨斯州立大学和美国领导NASA与其他工业合作伙伴共同开发的主要科学任务包括：1）测量地球两极冰盖总量，研究冰盖总量对海平面变化的影响；2）测量云和气溶胶的分布和垂直结构；3）测量海冰变化、陆地地形、植被高度和冰雪表面特征。

但由于激光故障等原因，该星于2010年2月完成科学任务，停止数据采集。在轨道上运行七年，ICESat不仅为极地变化研究提供了支持，同时为全球高程变化探测提供了近2亿个激光点数据。

NASA地球观测系统于2003年启动EOS（Earth Observing System）世界上第一颗激光测高仪测试卫星，第一代冰、云和陆地高程卫星ICESat（Ice，Cloud and IandElevation Satellite），并于2003年1月13日在加州范登堡空军基地成功发射，主要任务是监测南极洲和格陵兰冰盖的高程变化，从而估计冰盖表面的物质平衡和气候季节和年际变化率。ICESat与星载雷达高度计相比，近地激光测高卫星提供了更准确的观测数据；与其他空载和机载激光高度计相比，7年左右的观测周期进行了更长的时间序列测量任务。ICESat与星载雷达高度计相比，近地激光测高卫星提供了更准确的观测数据；与其他空载和机载激光高度计相比，7年左右的观测周期进行了更长的时间序列测量任务。在极地冰雪环境遥感应用中，ICESat冰盖高程测量和海冰厚度测量表现出不可替代的作用。此外，在植被和生物优势也充分体现在植被和生物测量上。

在气候变化的背景下，ICESat建立南北极冰盖对海平面变化及其与气候条件的关系模型，通过测量极地冰面高度的变化来估计冰盖的物质平衡和时空变化。该系统用于测量冰原地形及其相应的温度变化，也用于监测云和大气的特性。掌握时空变化的驱动因素是建立准确预测模型的关键，冰盖对海平面的贡献值可以通过模拟可靠估计。

ICESat地球科学激光测高系统配备在卫星上GLAS（Geoscience Laser Altimeter System）是第一个用于连续观测地球的激光系统。GLAS该系统由供电电源、参考望远镜、主控电路箱、监控板、观星摄像头、雷达监测和电路组件、热管散射系统、测高仪监测组件、三个激光器和激光束调节机构组成。

该系统携带三个激光器，其中第一个激光器氧化成金属导体，导致二极管阵列内部导体腐蚀，仅工作37天后停止数据传输；第二个激光器由于激光倍频器图像暗化，气体碳氢化合物从激光器粘附处泄漏532nm光子反应，因此，能量消耗迅速，数据采集停止NASA从不间断测量到每年91天精确重复轨道周期，改变第三台激光器的运行模式。新的周期模式分为三个周期，每个周期约为33天。经过调整，激光表现良好。在5年半内，收集了近2亿个激光点，直到2009年10月11日GLAS停止收集高程数据。新的周期模式分为三个周期，每个周期约为33天。经过调整，激光表现良好。在5年半内，收集了近2亿个激光点，直到2009年10月11日GLAS停止收集高程数据参考：知乎作者：满天星
详细介绍：ICESat数据介绍及下载

Matlab读取ICEsat GLA14文件程序：

clc; clear; fileFolder=fullfile('E:\sunmingzhi\ICEsat_GLAH14\'); dirOutput=dir(fullfile(fileFolder,'*.H5')); %fileNames={ 
       dirOutput.name};  for i=1:size(dirOutput,1)     dirOutput(i).fullname=strcat(fileFolder,dirOutput(i).name);     % set the netCDF filename:     nc_file=dirOutput(i).fullname;          % Display netCDF file.     ncdisp(nc_file);          % Read data from netCDF file.时间 高度 经度 纬度 共四个参数     time = ncread(nc_file,'/Data_40HZ/Time/d_UTCTime_40');     d_elev = ncread(nc_file,'/Data_40HZ/ElevationSurfaces/d_elev');
    lat = ncread(nc_file,'/Data_40HZ/Geolocation/d_lat');
    lon = ncread(nc_file,'/Data_40HZ/Geolocation/d_lon');
    
    % Load the needed data into an Array.
    nc_data=[lon,lat,time,d_elev];
    
    % find the NAN in the Array and delete the rows.
    [row,col]=find(isnan(nc_data));
    nc_data(row,:)=[];
    
    % Save the data as ascii file.
    dlmwrite(strcat(dirOutput(i).fullname(1:end-3),'.txt'), nc_data, 'delimiter', '\t', 'precision', '%20.6f');
    
end

数据提取后使用GMT筛选研究区域内数据。

数据格式： 经度 纬度 时间 高度
226.613294	        53.153328	    229650232.520000	       740.870000
226.612901	        53.154872	    229650232.545000	       751.692000
226.612115	        53.157969	    229650232.595000	       675.836000
226.611724	        53.159512	    229650232.620000	       760.045000
226.611332	        53.161060	    229650232.645000	       778.305000
226.610940	        53.162607	    229650232.670000	       815.627000
226.610546	        53.164154	    229650232.695000	       834.013000
226.610151	        53.165701	    229650232.720000	       831.373000
226.609755	        53.167240	    229650232.745000	       856.580000

GMT数据筛选
gmtselect：筛选符合某个特定准则的数据
该命令会从输入文件中读取前两列作为经度和纬度，并判断该点是否符合一定的空间
准则，以筛选出符合条件的记录。输入文件中仅前两列会被使用。
七个空间准则包括：

在矩形区域内（ -R 和 -J ）
与点文件中的每个点的距离在一定范围之内
与线文件中的每条线的距离在一定范围之内
在多边形文件所指定的多边形内
在某个地理区域内（需要海岸线数据）
Z 值在某个范围内
该点所在的网格单元内具有有效值（即非零和非 NaN 的值）
筛选湖泊内的点

gmtselect	2103_002_0393_0_01_0001.txt	-Rlonmin/lonmix/latmin/latmax	-Dh	-Nk/s	>	2103_002_0393_0_01_0001_select.txt

筛选与 pts.txt 中所有点的距离在 300 km 以内，与 lines.txt 中线段的距离在 100km 以外的点:

gmt select lonlatfile -fg -Cpts.txt+d300k -Llines.txt+d100k -Il > subset

此处需要使用 -fg 以告知程序正在处理地理数据。
筛选某个区域内所有不在陆地上的点:

gmt select data.txt -R120/121/22/24 -Dh -Nk/s > subset

筛选 quakes.txt 中所有位于多边形区域内的点:

gmt select quakes.txt -Flonlatpath.txt -fg > subset

stations.txt 中的点投影后与 origin.txt 的距离在 5 cm 之内的点:

gmt select stations.txt -Corigin.txt+d5 -R20/50/-10/20 -JM20c \PROJ_LENGTH_PROJ_LENGTH_UNIT=cm > subset

未完待续…

致谢：
NSIDC（美国冰雪数据中心）提供的数据
GMT中文社区
小李同学Matlab帮助
泽哥Python帮助

E-mail: sunmingzhi@sdust.edu.cn

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