《遥感辐射传输理论》课程教学大纲

1、遥感辐射传输理论Radiation Transfer Principle for Remote Sensing课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分： 3 学分课程总学时： 48 学时，其中讲课： 48 学时，实验（含上机）： 0 学时，课外 0 学时课程性质： 必修开课学期： 第3学期先修课程：大气科学概论适用专业： 遥感科学与技术教 材： 无合适教材开课单位：地理与遥感学院 遥感科学与技术系二、课程性质、教学目标和任务遥感辐射传输理论是遥感科学与技术专业本科教学的学科基础课，系专业必修课程。本门课程通过介绍电磁辐射传输过程及其理论、方法，重点讨论电磁辐射传输方程及其求解算法，阐述电磁辐射

2、传输在遥感成像机理中的作用。为根据大气和地表介质在电磁辐射传输中的不同特征，利用遥感影像反演大气和地表的物理状态参数以及成分结构提供理论基础。要求重点掌握大气的辐射传输基本知识；太阳辐射在大气中的吸收和散射理论；大气中的热红外辐射传输理论；电磁辐射传输方程及其求解方法；辐射传输原理对遥感探测的应用等内容，并能结合实际，用辐射理论解释一些自然现象。三、教学内容和要求第1章 太阳辐射的基础知识 （10学时）1.1 遥感辐射传输过程 （1学时）（1）了解常用卫星遥感图像及特征，地物反射光谱和反射率的概念，太阳辐射在遥感中的作用； （2）理解太阳辐射在卫星遥感成像时的衰减过程；（3）掌握大气顶层表观反

3、射率的计算公式；重点：太阳辐射在卫星遥感成像中的作用难点：无1.2 太阳辐射（2学时）（1）了解太阳的基本特性，了解日地距离、日射分布特征； （2）理解太阳光谱的特征、太阳常数的概念及其测量方法、大气的垂直分层的特征；（3）掌握太阳几何位置的描述和计算方法；重点：太阳光谱的特征、太阳几何位置的计算方法难点：无1.3 电磁波及其特性（2学时）（1）了解电磁波的相关概念、电磁光谱的范围、（2）理解电磁波与其它波的联系和区别，电磁波的特性及其表征参量，电磁波谱的概念，遥感常用的电磁波波段，（3）掌握电磁辐射度量的相关概念，重点：电磁波的特性及其表征参量难点：无1.4 电磁辐射度量（2学时）（1）了解

4、电磁辐射源的分类；（2）理解电磁辐射度量的相关概念；（3）掌握不同电磁辐射度量物理量的区别；重点：电磁波的特性及其表征参量难点：无1.5、电磁辐射原理（3学时）（1）理解黑体概念；理解发射率的定义及其影响因素；（2）掌握普朗克辐射定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律；掌握不同定律的应用；重点：电磁辐射的定律难点：熟练掌握电磁辐射定律的应用第2章 太阳辐射的在大气中的传输 （10学时）2.1 地球大气的成分和结构（2学时）（1）了解大气化学成分；（2）理解大气层热力结构、大气化学成分的来源和分布特征；重点：大气化学成分的分布特征难点：无2.2 大气分子的吸收（2学时）（1）了解

5、大气分子结构、大气分子吸收光谱的形成、（2）理解度量大气吸收强度的物理含义、大气窗口、以及卫星遥感的大气窗口；（3）掌握大气在紫外、可见光、红外波段的吸收带；重点：大气吸收强度的物理含义；大气的吸收带难点：无2.3 大气分子的瑞利散射（3学时）（1）了解大气的散射现象；（2）理解反射、散射和折射的区别与联系、散射的特点、独立散射的原理、散射的分类、偏振现象、散射强度公式的推导、瑞利散射的应用；（3）掌握瑞利散射的条件、瑞利散射的参数（相函数、散射通量、散射截面、极化率、光学厚度）。重点：瑞利散射的条件及其参数；难点：瑞利散射强度公式的推导；2.4 大气粒子的米氏散射（3学时）（1）了解大气粒子

6、与电磁辐射的相互作用机制、气溶胶来源、形成和清除机制、气溶胶类型；（2）理解大气气溶胶的概念，气溶胶的谱分布函数，气溶胶的模态和浓度，米氏散射公式、特点、与瑞利散射的区别；（3）掌握气溶胶的容格谱分布函数、气溶胶光学特性及其参数化、云光学特性及其参数化重点：气溶胶容格谱分布函数、气溶胶和云光学特性及其参数化；难点：米氏散射公式的推导；第3章 热红外辐射在大气中的传输 （10学时）3.1热红外光谱和温室效应 （0.5学时）（1）了解地球和大气热辐射特性，大气效应； 重点：地球和大气热辐射特性难点：无3.2热红外遥感的辐射传输过程 （1.5学时）（1）理解热红外遥感的辐射传输过程，理解地表辐射、大

7、气上行热辐射和下行热辐射、大气透射率的概念； 重点：热红外遥感的辐射传输过程难点：无3.3 大气热辐射亮度的计算 （2学时）（1）了解大气上行热辐射与下行热辐射量大小关系；（2）理解热辐射传输方程求解过程，大气热辐射亮度的确定方法；（3）掌握用辐射传输模型模拟大气热辐射亮度的方法；重点：大气热辐射亮度的确定方法；难点：热辐射传输方程求解方法；3.4 大气热辐射透射率的计算 （3学时）（1）了解大气透射率的k分布法、单谱线模式和谱带模式；（2）理解逐线积分法，理解影响大气热辐射透射率的因素；（3）掌握用辐射传输模型模拟大气热辐透射率的方法、透射率的经验统计模式；重点：大气热辐射透射率的影响因素；

8、透射率的经验统计模式；难点：热辐射透射率的逐线积分法；3.5 地表发射率的确定 （3学时）（1）了解利用红外光谱仪测量地表发射率的方法，卫星遥感反演地表发射率的方法；（2）掌握归一化植被指数法、温度-发射率分离法反演地表发射率的过程；重点：归一化植被指数法、温度-发射率分离法反演地表发射率的过程；难点：无第4章大气辐射传输方程求解 （10学时）4.1大气辐射传输方程的表示形式 （1.5学时）（1）理解辐射在介质中传输的一般形式；理解一维水平均匀大气辐射传输方程的表示形式、参数的物理意义；大气辐射传输方程的边界条件；重点：一维水平均匀大气辐射传输方程中参数的物理意义；难点：一维水平均匀大气辐射传

9、输方程的表示形式；4.2 大气辐射传输方程的求解 （2.5学时）（1）理解辐射场的分解、理解辐射传输方程求解方法：逐级散射法、离散坐标法和二流近似解法；理解考虑地表BRDF的辐射传输方程的近似表达；（3）掌握逐级散射法、离散坐标法和二流近似解法的基本思想和步骤。重点：3种辐射传输方程解法的基本思想和步骤；难点：3种辐射传输方程解法的基本算法；4.3 辐射传输模型6S （3 学时）（1）了解辐射传输模型6S的基础知识；（2）理解辐射传输模型6S的基本原理，利用6S进行遥感图像大气校正的方法；（3）掌握辐射传输模型6S的基本操作；重点：掌握辐射传输模型6S的基本操作；难点：理解辐射传输模型6S的基

10、本原理；4.4 辐射传输模型MODTRAN （3 学时）（1）了解辐射传输模型MODTRAN的基础知识；（2）理解辐射传输模型MODTRAN的基本原理，利用MODTRAN模拟大气透射率和辐射亮度；（3）掌握辐射传输模型MODTRAN的基本操作；重点：掌握辐射传输模型MODTRAN的基本操作；难点：理解辐射传输模型MODTRAN的基本原理；第5章 辐射传输原理在遥感探测的应用 （8学时）5.1 利用太阳光进行遥感 （4学时）（1）了解具有可见-近红外通道进行大气气溶胶和总水汽量遥感的卫星传感器；（2）理解利用可见-近红外波段进行大气气溶胶光学厚度和总水汽量遥感的基本原理和方法；（3）掌握大气气溶胶光学厚度和总水汽量遥感的基本步骤；重点：大气气溶胶光学厚度和总水汽量遥感的基本原理和方法难点：无5.2 利用发射的红外辐射进行遥感 （4学时）（1）了解具有红外热红外通道进行大气温度廓线、总水汽量和云遥感的卫星传感器；（2）理解热红外数据进行大气温度廓线、总水汽量和云遥感的原理和方法；（3）掌握大气温度廓线、总水汽量和云遥感的的基本步骤；重点：大气温度廓线、总水汽量和云遥感的基本原理和方法；难点：无四、课程考核（1）作业等：作业：5次，课程论文： 0 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩占总成绩的0-10%、实验成绩占0-