大气辐射传输校正模型

1、在遥感的实际应用中，常常利用很多简化的手腕，如假设地面为朗伯面，排 除云的存在，采用有关标准大气模式及大气气溶胶模式等，一次产生了许多不同 类型的大气辐射传输模型，主要分为两类，1）采用大气的光学参数2）直接采用大气物理参数如lowtran、modtran等大气辐射近似计算模型， 而且还增加了多次散射计算1. 5s 模型该模型的代码模拟计算海平面上的均匀朗伯体目标的反射率，并假定大气吸收 作用与散射作用能够耦合，就像吸收粒子位于散射层的上面一样，则大气上层测=_电A +岬 云 ）量的目标反射率能够表示为1 一 *3 ，冉海平面处朗伯体的反射率%大气透过率么心分子、气溶胶层的内在反射率有太阳到地

2、表再到传感器的大气透过率S为大气的反射率大气传输辐射校正模型-3 modtran该模型是由美国空军地球物理实验室研制的大气辐射模拟计算程序在遥 感领域被普遍应用于图像的大气校正。lowtran7是一个光谱分辨率20cm-1，的大气辐射传输实用软件，它提供了 6 种参考大气模式的温度、气压、密度的垂直廓线，水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳、 氧化二氮的混合比垂直廓线，其他13种微量气体的垂直廓线，城乡大气气溶 胶、雾、沙尘、火山喷发物、云、雨的廓线辐射参量（如消光系数、吸收系数、 非对称因子的光谱散布），和地外太阳光谱。lowtran7能够按照用户的需要，设置水平、倾斜、及垂直路径，地对空、空 对地等

3、各类探测几何形式，适用对象普遍lowtran7的大体算法包括透过率计 算方式，多次散射处置和几何路径计算。1）多次散射处置lowtran采用改良的累加法，自海平面开始向上直至大气的上界，全面考 虑整层大气和地表、云层的反射奉献，逐层肯定大气分层每一界面上的综 合透过率、吸收率、反射率和辐射通量。再用取得的通量计算散射源函数， 用二流近似解求辐射传输方程。2） 透过率计算该模型在单纯计算透过率或仅考虑单次散射时，采用参数化经验方式计算带平均透过率，在计算多次散射时，采用k-散布法3)光线几何路径计算考虑了地球曲率和大气折射效应，将大气看做球面分层，逐层考虑大气折射效应 由于lowtran直接利用

4、大气物理参数，因此需要依照下列方式计算出与 lowtran利用的大气物理参数相对应的大气光学参数179页辐射传输模型modtran能够计算0到50000cm-1的大气透过率和辐射亮度，它在440nm 到无穷大的波长范围精度是2cm-i，在22680到50000cm-1紫外波(200-440nm)范围的精度是20cm-i，在给定辐射传输驱动、气溶胶和云参 数、光源与遥感器的几何立体对和地面光谱信息的基础上，按照辐射传输方程来 计算大气的透过率和辐射亮度。cm-i是表示波数，即便指在波的传播方向上单位长度内所含的波长的数量。开发modtran是为例改良lowtran的光谱分辨率，modtran将光

5、谱的半高全 宽度(full width half maximum , FWHM )由 lowtran 的 20cm -1 减少到U 2cm -1，目前的它的光谱分辨率已经达到2cm-1，改良了瑞利散射和复折射系数的 计算精度，增加了 disort计算太阳散射奉献的方位角相关选项，并将7种brdf模型引进到模型中，使地表的参数化输入成为可能。1) modtran输入输出参数控制运行参数：如何采用何种辐射传输程序，是不是进行多次散射计算等。， 主要在card1中完成，card5提供了多重复计算的选项遥感器参数：如遥感器的波段参数，观测的波束(波长范围)，其中在cardia 中有是不是输入遥感器波段

6、响应函数的选项，在cardia3中 输入波段响应函数的文件名，在card4中输入模拟计算的波 长范围。大气参数：其中大气模型通过card 1中的选项肯定，其他具体参数包括气溶胶 主要通Card2来进行选择。观测几何条件：在card1中有关于几何条件的选项，另外在card3中主要为几何参数的输入选项，它通过量种方式组合来实现几何参数的 输入，可按照计算的方便进行选择。地表参量：在card1中提供了地表参数设定的初步选项，所以只能在card4按 照card1中设定的参数对地表的参数进行具体设定。所有的输入都通过card1进行控制，然后在由后续的card进行具体社这设定所有参数以后，就可以够用mod

7、tran来模拟大气辐射传输进程由卫星取得的表观反射率能够表示为思,也-妃二如总q -如十尹耳技pc)R为目标反射率，户*且顶房-腐)为大气的路径辐射项等小反射率霍为大气的光学厚度，&为大气的半球反照率，:再）为散射透过率，“心在实际的工作中，咱们能够用下面的公式：顼缶）二京如+号其戏知）为遥感器接收到的辐射亮度，LS）为路径的程辐射F太阳下行总辐射=，花是大气层顶的太阳辐照度典吕）为遥感器和目标之间的透过率，厂/勤是直射透过率，戏）二厂也+威偈）由此能够得出I罕3+趴fgD将遥感器接收的辐射亮度和modtran4模拟的大气校正参数带入式子就可以够 进行校正。大气传输辐射校正模型-4 acorn

8、辐射校正模型它是一种基于图像自身的大气校正软件，能够实现图像辐射值到表观地表反射率 的转换，其工作的波长范围是350 - 2500nm在目前的大气校正程序一般都把地表假定为水平朗伯体，这主如果因为咱们 一般很难获取地表的充沛信息以完成地形校正，因此大气校正的结果称为拉伸的 地表反射率，又祢表观反射率，在地形信息已知的情形下，能够将表观反射率转Acorn所提供的最高级的大气校正形式是基于辐射传输理论的，大气校正的方式是基于Chandrasekhar（ 1960，dover）公式，下面是其简化形式，描述了太阳辐射源、大气、和地表对辐射的奉献关系:15+半籍誓1_ *（）p（奇4抵达遥感器的总辐射，

9、芯大气层顶的太阳辐照度，丛大气反射率户地物光谱反射率，舄大气上行透过率，苫大气下行反射率在acorn的每一种基于辐射传输的大气校正策略中都用到了以上公式。Caorn提供了一系列大气校正策略，包括经验法和基于辐射传输理论的方式，既能够对高光谱数据进行大气校正，也能够对多光谱图像数据进行大气校正， 校正模式如下:1）模式1:对定标后的高光谱数据进行辐射传输大气校正，输出项为地表 表观反射率。2）模式：对定标后的高光谱数据利用水气和液体水光谱你和技术进行辐射 传输大气校正。3）模式2 :对高光谱大气校正结果进行独立的光谱增强。4）模式3：利用经验线性法对高光谱数据进行大气校正5）模式4：对高光谱数据进行卷积处置取得多光谱数据6）模式5：对定标的多光谱数据进行辐射传输大气校正7）模式6：对多光谱的大气校正结果进行独立的光谱增强8）模式7：利用经验线性法对多光谱数据进行大气校正为了减少大气校正数据中残留的以为噪声，acorn提供了三种类型的抑制噪声的 方式方式一:用于评价和校正高光谱数据集与光谱辐射转换计算之间的光谱定标不匹 配现象，主如果抑制在760，940，1150，2000nm波长的强吸收特征周围的 以为噪声（表现为尖峰）方式二：由于绝对辐射定标的误差和辐射传输计算的误差，在图像数据和大 气辐射传输模型间存在辐射定标不匹配现象，表现为整个光谱范围内常常由一些