ICESat-2資料下載下傳及處理分析随筆
ICESat-2全稱是Ice，Cloud and land Elevation Satellite -2。看名字我們能知道它的任務是測ice，cloud和land elevation，而且這是一個Satellite，是一顆衛星。那麼這裡我們就要厘清ICESat-2和ATLAS的關系，ICESat-2是星載平台，是一個space observatory，ATLAS是這個星載平台上搭載的單光子雷射雷達系統。ICESat-2有個-2在後面，這個是2nd generation的意思。既然有2nd generation，那麼肯定就有1st generation，這個1st generation 就是ICESat（沒有-2的字尾），ICESat-2是ICESat的更新版，它倆的任務都是測ice，cloud和land elevation（看名字也看得出來，一模一樣）。ICESat從2003年一直工作到了2009年，采集了大量資料，現在已經退休了，其資料都挂在了下面這個NASA官網上（NASA: ICESaticesat.gsfc.nasa.gov）。
現在的ICESat-2是2018年發射的，其相對于第一代ICESat有較大的更新，主要來說就是ICESat搭載的雷射雷達是傳統的雷射雷達，是響應強度的，而ICESat-2搭載的是單光子雷射雷達，是有單個光子響應能力的，極大擴充了探測性能。ICESat-2目前正在天上工作。
1.相關ICESat-2資料介紹參考以下引用博文連接配接：
1.ICESat-2學習筆記1 : ICESat-2和ATLAS簡介
連接配接：
添加連結描述
2.資料下載下傳
網址1： https://search.earthdata.nasa.gov/
打開網站後，在地圖中用矩形框選擇自己興趣範圍。
然後再搜尋3中輸入ICESAT關鍵詞，檢索出需要的産品類型：
從ATL03-ATL22都有。
建議用這種方法下載下傳。
例如選擇ATL08，自動檢索出影像，然後設定需要的時間段。
進行下載下傳，下載下傳時段以中午後為宜，下載下傳速度較快。
也可以生成python腳本下載下傳，但不推薦，速度太慢。
網址2： https://nsidc.org/data/data-access-tool/ATL03/versions/5
可以根據自己對産品的需求，更改連接配接中的ATL03，如更換為ATL08
https://nsidc.org/data/data-access-tool/ATL08/versions/5
打開網站後，在地圖中用矩形框選擇自己興趣範圍。
然後再搜尋3中輸入ICESAT關鍵詞，檢索出需要的産品類型：
從ATL03-ATL22都有。
官網生成python腳本，如：nsidc-download_ATL03.005_2022-11-06，不推薦。
order files 會生成訂單，官方會發送到郵箱，自己進行下載下傳。
3.資料檢視
資料檢視用“HDFView-3.1.0-win10vs14_64”。
4.資料處理
以ATL08為例，用“PhoREAL_v3.30_init”軟體。
5.結果分析
以ATL08、ATL03為例，生成光子點高程.
6.資料說明
圖檔來自icesat-2官網：https://nsidc.org/data/icesat-2/products/
資料類型：
轉自：添加連結描述
**ATL00 ：**Telemetry data 遙測資料，level0；
Raw ATLAS telemetry in packet format 原始資料，不對外公開。
**ATL01：**Reformatted Telemetry 格式轉換遙測資料，level1；
Parsed, partially reformatted into HDF5,generated daily, segmented into several minute granules 通過解析轉換成HDF5格式資料，并分成granules.
**ATL02：**Science Unit Converted Telemetry 科學單中繼資料，level1；
Photon time of flight, corrected for instrument effects. Includes all photons,pointing data, spacecraft position,housekeeping data, engineering data, and raw atmospheric profiles, segmented into several minute granules.經儀器校正後的飛行時間資料。包括所有光子，指向資料，航天器位置，工程資料和原始大氣檔案。
**ATL03：**Global Geolocated Photon Data 全球地理定位光子資料，level2；
Precise latitude, longitude and elevation for every received photon, arranged by beam in the along-track direction. Photons classified by signal vs. background, as well as by surface type (land ice, sea ice, land, ocean), including all geophysical corrections (e.g. Earth tides,atmospheric delay, etc.…). Segmented into several minute granules.
沿軌方向排列光子的精确經度、緯度和高程。光子根據信号和背景噪聲分類，或按照地表類型分類（陸地冰、海冰、陸地和海洋），包括各種實體校正。
**ATL04：**Uncalibrated BackscatterProfiles 後向散射校正檔案，level2；
沿軌大氣散射檔案，包括極低地區的校正系數。
**ATL06：**Land Ice Elevation 陸地冰高程，level3A；
沿軌和垂軌方向計算成對雷射束的高度。
**ATL07：**Arctic/Antarctic Sea Ice Elevation 北極和南極海冰高程，level3A；
沿軌方向海冰和開闊水域的高程。
**ATL08：**Land Water Vegetation Elevation 陸地植被高程，level3A；
沿軌方向各種尺度的冠層覆寫高中，包括冠層高度，冠層覆寫率，表面坡度和粗糙度，以及表觀反射率。
**ATL09：**Calibrated Backscatter and Cloud Characteristics ATLAS大氣雲層特性，level3A；
沿軌方向雲層高度，後向散射，雲層厚度，是由ATL04産品處理得到的。
**ATL10：**Arctic/Antarctic Sea Ice Freeboard 南極北極冰闆塊高度，level3A；
冰闆塊高度和海平面即海冰的高程。
**ATL11：**Antarctica/Greenland Ice Sheet H(t) Series 南極和格陵蘭地區冰原高程，level3B；
按重複軌道或垂直的時間序列冰原高程。
**ATL12：**Ocean Elevation 海洋高程，level3A；
特定區域尺度的地表高程，該高程包括表面傾斜率、粗糙度以及表面反射等因素。
**ATL13：**Inland Water Height 内陸水體高程，level3A；
沿軌方向的特定内陸水準面的高程，包括表面傾斜度和粗糙度等因素。
**ATL14：**Antarctica/Greenland Ice Sheet H(t) Gridded 南極洲和格陵蘭島的冰原高程格網資料，level3B；
基于所有可用高程資料的冰原年度高程圖。
**ATL15：**Antarctica/Greenland Ice Sheet dh/dt Gridded 南極洲和格陵蘭島的冰原高程變化格網資料，level3B；
冰原的年度高程變化和總變化。
**ATL16：**ATLAS Atmosphere Weekly ATLAS周大氣資料，level3B；
極地地區雲層、雪、陸地的探測頻率。
**ATL17：**ATLAS Atmosphere Monthly ATLAS月大氣資料，level3B；
極地地區雲層、雪、陸地的探測頻率。
**ATL18：**Land/Canopy Gridded 陸地冠層格網資料，level3B；
格網陸地表面高程，冠層高度和冠層覆寫。
**ATL19：**Mean Sea Surface (MSS) 平均海平面，level3B；
格網海洋高程産品。
**ATL20：**Arctic/Antarctic Gridded Sea Ice Freeboard 北極/南極洲格網海冰資料，level3B；
格網海冰資料。
**ATL21：**Arctic/Antarctic Gridded Sea Surface Height w/in Sea Ice 北極/南極洲海冰區的海表面格網資料，level3B；
海冰覆寫地區的海表面高程格網月資料。
3.資料産品分級：
——level1
ATL01用來計算光子傳輸時間。
ATL02是由ATL01進行儀器校正，例如消除時間和指向測量的偏差，糾正溫度和電壓變化對ATLAS電子裝置的影響。
ATL02主要功能：（1）為系統、品質控制分析記錄輻射參數；（2）支援精密測點(PPD)和精密定軌(POD)處理；（3）為二級全球地理定位光子産品提供源資料(ATL03)；（4）向二級歸一化相對後向散射産品提供每個強波束的原始大氣檔案(ATL04)。
ATL02分為兩類資料集：一類記錄每個光子的緯度，經度和高程（ATL03）；另一類是歸一化相關的後向散射系數的大氣檔案（ATL04）。
—— level-2
ATL03 是ATL02借助輔助資料（精确指向和精确定軌地面處理資料）進行處理生成的，該産品提供了時間，緯度，經度，和經過地理實體校正的橢球高度（如大氣層和固體地球變形影響），而且使用者可以對其進行校正。每個信号被分成了光子信号和背景噪聲。
ATL03為了區分光子信号和背景噪聲，ATL03處理生成光子數量與高度的函數關系直方圖。
ATL03也包含五個surface mask——陸地、陸地冰、海洋、海冰和内陸水——共同覆寫地球表面。
ATL04提供了可用于識别大氣層及其邊界的沿軌、歸一化相對後向散射(NRB)profiles，包括雲、氣溶膠和雪。NRB是通過原始光子計數減去背景光子事件，乘以從衛星到傳回高度的範圍的平方，并通過雷射能量歸一化而生成的。NRB僅由每對波束的強波束産生，是以每一個ATL04 granule 含有三個大氣profiles.
—— level-3A
ATL06提供了陸冰表面高度的地理估計和輔助參數，可用于解釋估計和評估其品質。光子事件被聚合成重疊的，沿着軌道的固定長度(40m)的段，其中心相距20米，計算沿軌道的斜率和每個段的中心的高度。
ATL07海冰高程，該産品為南北半球的冰雪覆寫的海洋提供了沿着軌道的表面高度和類型(例如，冰雪覆寫的冰，開放水域)，将每150個混合傳回光子作為一個觀測段。
ATL08用來估計地形高度，冠層高度，和冠層覆寫，沿軌固定長度為100m。
ATL09記錄了從大氣後向散射Profiles檢測到的層高度和相關标志(ATL04)。
ATL10海冰幹舷，每個半球每天提供多達16個軌道檔案。包含的海冰幹舷高與ATL07中每段海冰高程記錄相對應。
ATL12包括高度分布估計(十分位箱)、顯著波高、表面坡度和表觀反射率。
ATL13包括沿軌道的水面高度、坡度和每個脈沖的粗糙度，以及相鄰脈沖之間平面表面的坡向和最大坡度。該産品已經經過實體校正，用于内陸水觀測。要根據觀測品質剔除品質較差的資料和水位異常值。
—— level-3B
ATL11提供表面高度的時間序列。ATL11利用一緻性檢測方法從ATL06中剔除誤內插補點，并進行局部地形校正處理，消除因為地形變化帶來的誤差。
ATL14 &ATL15
ATL14産品利用ATL11的坡度校正高度，為南極洲和格陵蘭島生成數字高程模型(dem)-125m。
ATL15将綜合ATL06(陸冰高度)和第一次ICESat任務的高度測量資料，繪制不同時間視窗的高度變化圖:一個是ICESat任務的中點和ICESat-2開始的時間視窗；ICESat-2任務的每一年。
ATL16（Weekly） &ATL17(Monthly) 這兩種産品的差別在于它們的網格分辨率和頻率。
ATL18由地形和冠層特征的網格地圖組成。該産品分辨率500-1000m。ATL18将包括冠層高度、冠層覆寫和地面高度。
ATL19利用所有ICESat-2軌道從每月初到月末對海面高度的網格化資料，進行平均處理。
相關引用及轉載：
ICESat-2學習筆記 2 ：ICESat-2衛星搭載的ATLAS測高雷達
連結如下：
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ICESat2學習筆記3 ： ICESat2 ATLAS資料介紹
連結如下：
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ICESat2學習筆記4 ：Windows下使用HDFView檢視ICESat-2 hdf5檔案
連結如下：
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ICESat2學習筆記5 ：ICESat-2資料下載下傳
連結如下：
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ICESat2學習筆記6 ：ICESat，IceBridge和ICESat-2：這三個任務的資料通路入門
連結如下：
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ICESat2學習筆記7 ：ATLAS Signals and signal finding 信号和信号的發現
連結如下：
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ICESat2學習筆記8 ：ATL08資料介紹
連結如下：
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ICESat2學習筆記9 ：python讀取ATL08資料
連結如下：
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ICESat2學習筆記10 ：python批量讀取處理ATL08資料
連結如下：
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後續更新，繼續。