大氣輻射傳輸校正模型

1、在遙感的實(shí)際應(yīng)用中，常常利用很多簡化的手腕，如假設(shè)地面為朗伯面，排 除云的存在，采用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)大氣模式及大氣氣溶膠模式等，一次產(chǎn)生了許多不同 類型的大氣輻射傳輸模型，主要分為兩類，1）采用大氣的光學(xué)參數(shù)2）直接采用大氣物理參數(shù)如lowtran、modtran等大氣輻射近似計(jì)算模型， 而且還增加了多次散射計(jì)算1. 5s 模型該模型的代碼模擬計(jì)算海平面上的均勻朗伯體目標(biāo)的反射率，并假定大氣吸收 作用與散射作用能夠耦合，就像吸收粒子位于散射層的上面一樣，則大氣上層測=_電A +岬 云 ）量的目標(biāo)反射率能夠表示為1 一 *3 ，冉海平面處朗伯體的反射率%大氣透過率么心分子、氣溶膠層的內(nèi)在反射率有太陽到地

2、表再到傳感器的大氣透過率S為大氣的反射率大氣傳輸輻射校正模型-3 modtran該模型是由美國空軍地球物理實(shí)驗(yàn)室研制的大氣輻射模擬計(jì)算程序在遙 感領(lǐng)域被普遍應(yīng)用于圖像的大氣校正。lowtran7是一個(gè)光譜分辨率20cm-1，的大氣輻射傳輸實(shí)用軟件，它提供了 6 種參考大氣模式的溫度、氣壓、密度的垂直廓線，水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳、 氧化二氮的混合比垂直廓線，其他13種微量氣體的垂直廓線，城鄉(xiāng)大氣氣溶 膠、霧、沙塵、火山噴發(fā)物、云、雨的廓線輻射參量（如消光系數(shù)、吸收系數(shù)、 非對稱因子的光譜散布），和地外太陽光譜。lowtran7能夠按照用戶的需要，設(shè)置水平、傾斜、及垂直路徑，地對空、空 對地等

3、各類探測幾何形式，適用對象普遍lowtran7的大體算法包括透過率計(jì) 算方式，多次散射處置和幾何路徑計(jì)算。1）多次散射處置lowtran采用改良的累加法，自海平面開始向上直至大氣的上界，全面考 慮整層大氣和地表、云層的反射奉獻(xiàn)，逐層肯定大氣分層每一界面上的綜 合透過率、吸收率、反射率和輻射通量。再用取得的通量計(jì)算散射源函數(shù)， 用二流近似解求輻射傳輸方程。2） 透過率計(jì)算該模型在單純計(jì)算透過率或僅考慮單次散射時(shí)，采用參數(shù)化經(jīng)驗(yàn)方式計(jì)算帶平均透過率，在計(jì)算多次散射時(shí)，采用k-散布法3)光線幾何路徑計(jì)算考慮了地球曲率和大氣折射效應(yīng)，將大氣看做球面分層，逐層考慮大氣折射效應(yīng) 由于lowtran直接利用

4、大氣物理參數(shù)，因此需要依照下列方式計(jì)算出與 lowtran利用的大氣物理參數(shù)相對應(yīng)的大氣光學(xué)參數(shù)179頁輻射傳輸模型modtran能夠計(jì)算0到50000cm-1的大氣透過率和輻射亮度，它在440nm 到無窮大的波長范圍精度是2cm-i，在22680到50000cm-1紫外波(200-440nm)范圍的精度是20cm-i，在給定輻射傳輸驅(qū)動、氣溶膠和云參 數(shù)、光源與遙感器的幾何立體對和地面光譜信息的基礎(chǔ)上，按照輻射傳輸方程來 計(jì)算大氣的透過率和輻射亮度。cm-i是表示波數(shù)，即便指在波的傳播方向上單位長度內(nèi)所含的波長的數(shù)量。開發(fā)modtran是為例改良lowtran的光譜分辨率，modtran將光

5、譜的半高全 寬度(full width half maximum , FWHM )由 lowtran 的 20cm -1 減少到U 2cm -1，目前的它的光譜分辨率已經(jīng)達(dá)到2cm-1，改良了瑞利散射和復(fù)折射系數(shù)的 計(jì)算精度，增加了 disort計(jì)算太陽散射奉獻(xiàn)的方位角相關(guān)選項(xiàng)，并將7種brdf模型引進(jìn)到模型中，使地表的參數(shù)化輸入成為可能。1) modtran輸入輸出參數(shù)控制運(yùn)行參數(shù)：如何采用何種輻射傳輸程序，是不是進(jìn)行多次散射計(jì)算等。， 主要在card1中完成，card5提供了多重復(fù)計(jì)算的選項(xiàng)遙感器參數(shù)：如遙感器的波段參數(shù)，觀測的波束(波長范圍)，其中在cardia 中有是不是輸入遙感器波段

6、響應(yīng)函數(shù)的選項(xiàng)，在cardia3中 輸入波段響應(yīng)函數(shù)的文件名，在card4中輸入模擬計(jì)算的波 長范圍。大氣參數(shù)：其中大氣模型通過card 1中的選項(xiàng)肯定，其他具體參數(shù)包括氣溶膠 主要通Card2來進(jìn)行選擇。觀測幾何條件：在card1中有關(guān)于幾何條件的選項(xiàng)，另外在card3中主要為幾何參數(shù)的輸入選項(xiàng)，它通過量種方式組合來實(shí)現(xiàn)幾何參數(shù)的 輸入，可按照計(jì)算的方便進(jìn)行選擇。地表參量：在card1中提供了地表參數(shù)設(shè)定的初步選項(xiàng)，所以只能在card4按 照card1中設(shè)定的參數(shù)對地表的參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)定。所有的輸入都通過card1進(jìn)行控制，然后在由后續(xù)的card進(jìn)行具體社這設(shè)定所有參數(shù)以后，就可以夠用mod

7、tran來模擬大氣輻射傳輸進(jìn)程由衛(wèi)星取得的表觀反射率能夠表示為思,也-妃二如總q -如十尹耳技pc)R為目標(biāo)反射率，戶*且頂房-腐)為大氣的路徑輻射項(xiàng)等小反射率霍為大氣的光學(xué)厚度，&為大氣的半球反照率，:再）為散射透過率，“心在實(shí)際的工作中，咱們能夠用下面的公式：頊缶）二京如+號其戲知）為遙感器接收到的輻射亮度，LS）為路徑的程輻射F太陽下行總輻射=，花是大氣層頂?shù)奶栞椪斩鹊鋮危檫b感器和目標(biāo)之間的透過率，廠/勤是直射透過率，戲）二廠也+威偈）由此能夠得出I罕3+趴fgD將遙感器接收的輻射亮度和modtran4模擬的大氣校正參數(shù)帶入式子就可以夠 進(jìn)行校正。大氣傳輸輻射校正模型-4 acorn

8、輻射校正模型它是一種基于圖像自身的大氣校正軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像輻射值到表觀地表反射率 的轉(zhuǎn)換，其工作的波長范圍是350 - 2500nm在目前的大氣校正程序一般都把地表假定為水平朗伯體，這主如果因?yàn)樵蹅?一般很難獲取地表的充沛信息以完成地形校正，因此大氣校正的結(jié)果稱為拉伸的 地表反射率，又禰表觀反射率，在地形信息已知的情形下，能夠?qū)⒈碛^反射率轉(zhuǎn)Acorn所提供的最高級的大氣校正形式是基于輻射傳輸理論的，大氣校正的方式是基于Chandrasekhar（ 1960，dover）公式，下面是其簡化形式，描述了太陽輻射源、大氣、和地表對輻射的奉獻(xiàn)關(guān)系:15+半籍誓1_ *（）p（奇4抵達(dá)遙感器的總輻射，

9、芯大氣層頂?shù)奶栞椪斩?，叢大氣反射率戶地物光譜反射率，舄大氣上行透過率，苫大氣下行反射率在acorn的每一種基于輻射傳輸?shù)拇髿庑Ｕ呗灾卸加玫搅艘陨瞎?。Caorn提供了一系列大氣校正策略，包括經(jīng)驗(yàn)法和基于輻射傳輸理論的方式，既能夠?qū)Ω吖庾V數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，也能夠?qū)Χ喙庾V圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正， 校正模式如下:1）模式1:對定標(biāo)后的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射傳輸大氣校正，輸出項(xiàng)為地表 表觀反射率。2）模式：對定標(biāo)后的高光譜數(shù)據(jù)利用水氣和液體水光譜你和技術(shù)進(jìn)行輻射 傳輸大氣校正。3）模式2 :對高光譜大氣校正結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立的光譜增強(qiáng)。4）模式3：利用經(jīng)驗(yàn)線性法對高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正5）模式4：對高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積處置取得多光譜數(shù)據(jù)6）模式5：對定標(biāo)的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射傳輸大氣校正7）模式6：對多光譜的大氣校正結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立的光譜增強(qiáng)8）模式7：利用經(jīng)驗(yàn)線性法對多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正為了減少大氣校正數(shù)據(jù)中殘留的以為噪聲，acorn提供了三種類型的抑制噪聲的 方式方式一:用于評價(jià)和校正高光譜數(shù)據(jù)集與光譜輻射轉(zhuǎn)換計(jì)算之間的光譜定標(biāo)不匹 配現(xiàn)象，主如果抑制在760，940，1150，2000nm波長的強(qiáng)吸收特征周圍的 以為噪聲（表現(xiàn)為尖峰）方式二：由于絕對輻射定標(biāo)的誤差和輻射傳輸計(jì)算的誤差，在圖像數(shù)據(jù)和大 氣輻射傳輸模型間存在輻射定標(biāo)不匹配現(xiàn)象，表現(xiàn)為整個(gè)光譜范圍內(nèi)常常由一些