植被聚集指数（CI）反应了植被冠层叶片的分布状态，是一种重要的植被结构参数，聚集指数影响着植被冠层对辐射的截取与分配，从而影响植被的光合作用与蒸腾作用，聚集指数可以提高对叶面积指数（LAI），植被总初级生产力（GPP）和森林冠层叶绿素含量（CCC）等重要植被参数的估算精度，对生态和陆表过程的研究有着重要的意义。
提出了一种植被聚集指数产品的反演算法，输入数据为MODIS的BRDF产品及其质量文件（MCD43A1和MCD43A2）和地表分类产品（MCD12Q1）生产得到，生产流程图如图1所示[1]，首先，采用主算法，把MCD43A1模型参数数据输入到热点校正的RossThickChen-LiSparseReciprocal (RTCLSR)模型[2] 中，计算热点与暗点反射率，然后基于NDHD-CI的回归公式，对像元的聚集指数进行估算。对于计算出的聚集指数，算法根据输入数据的质量以及得到的聚集指数的物理范围，将生成的聚集指数产品的质量分成了4类（例图2展示了CI产品及其质量图），输入数据的质量从MCD43A2文件中获取，如果输入的数据为填充值，那么生成的聚集指数依然为填充值，在质量控制文件中标记为填充值；对于输入数据为非填充值的数据，如果像元计算出的聚集指数为异常值（定义为CI>1.0或CI<0.33<>），或者像元被积雪覆盖，那么就采用备用算法，重新计算该像元对应的聚集指数的值，并将该像元的质量标记为2或3；如果像元计算出的聚集指数范围在0.33-1.00之间，那么就根据MCD43A2文件中对应的质量控制文件，对聚集指数的质量进行标记。备用算法基于植被冠层结构相近的BRDF形状相似的假设，通过建立各向异性平整指数（AFX）[3]和NDHD的查找表，处理CI的异常值。在产品的生产过程中，对于冰雪（IGBP15）、无植被覆盖（IGBP16）、水体（IGBP17）等类型的区域，在产品的生产过程中并没有计算这些地类的像元对应的聚集指数的值，而是对这些区域进行掩膜处理。对于像元被积雪覆盖的情况，该产品采用备用算法进行处理[4]。
图1. MODIS CI估算流程图
图2. 500米月合成（1月）MODIS CI产品（上）及其质量图（下）
由于第五版的MODIS BRDF参数产品已经停止下载，第五版的MODIS全球500米植被聚集指数产品，只包括全球2001-2017年间的植被聚集指数数据及其质量控制文件，时间分辨率为8天和1个月的复合产品，数据为tif格式，包含了数据的投影信息。基于已收集的全球48个有空间代表性CI测量数据，该产品的验证精度如3所示，目前，该产品正在塞罕坝和蔚县做进一步验证。基于第六版的MODIS BRDF参数的CI产品正在升级中。
图3. 用全球收集到的48个有代表性CI测量数据验证结果
参考文献
[1] Jiao, Z., Dong, Y., Schaaf, C.B., Chen, J.M., Román, M., Wang, Z., Zhang, H., Ding, A., Erb, A., Hill, M.J., Zhang, X., & Strahler, A. (2018). An Algorithm for the Retrieval of the Clumping Index (CI) From the MODIS BRDF Product Using an Adjusted Version of the Kernel-Driven BRDF Model. Remote Sensing of Environment, 209, 594-611
[2] Jiao, Z., Schaaf, C.B., Dong, Y., Román, M., Hill, M.J., Chen, J.M., Wang, Z., Zhang, H., Saenz, E., Poudyal, R., Gatebe, C., Bréon, F., Li, X., & Strahler, A. (2016). A method for improving hotspot directional signatures in BRDF models used for MODIS. Remote Sensing of Environment, 186, 135-151
[3] Jiao, Z.T., Hill, M.J., Schaaf, C.B., Zhang, H., Wang, Z.S., & Li, X.W. (2014). An Anisotropic Flat Index (AFX) to derive BRDF archetypes from MODIS. Remote Sensing of Environment, 141, 168-187
[4] Dong, Y., Jiao, Z., Yin, S., Zhang, H., Zhang, X., Cui, L., He, D., Ding, A., Chang, Y., & Yang, S. (2018). Influence of snow on the magnitude and seasonal variation of the clumping index retrieved from MODIS BRDF products. Remote Sensing, 10, 1194