辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念

辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念

作为初学者，容易将这几个概念搞混。为了较好地理解这几个概念，先介绍一下相关的术

语 terminology。

DN值（Digital Number ）：遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值。无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等相关。反映地物的辐射率radiance

地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo

表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。英文表示为：apparent reflectance

4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。因此行星反射率就是表观反射率。英文表示：planetary albedo，

辐射校正VS. 辐射定标

辐射校正：Radiometric correction 一切与辐射相关的误差的校正。

目的：消除干扰，得到真实反射率的数据。干扰主要有：传感器本身、大气、太阳高度角、地形等。

包括：辐射定标，大气纠正，地形对辐射的影响

辐射定标：Radiometric calibration 将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。

目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值

方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标

不同的传感器，其辐射定标公式不同。L=gain*DN+Bias

在ENVI4.8中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块(只能对一个波段进行辐射定标)

大气校正：Atmospheric correction 将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率

目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

分类：统计型和物理型

目前，遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的结果可以分为2种：

?绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。

1. 基于辐射传输模型

wMORTRAN模型

wLOWTRAN模型

wATCOR模型

w6S模型等

2.基于简化辐射传输模型的黑暗像元法

3.基于统计学模型的反射率反演

?相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。

1. 基于统计的不变目标法

2. 直方图匹配法等。

方法的选择问题，一般而言：

1、如果是精细定量研究，那么选择基于基于辐射传输模型的大气校正方法。

2、如果是做动态监测，那么可选择相对大气校正或者较简单的方法。

3、如果参数缺少，没办法了只能选择较简单的方法了。

在ENVI中，Basic tools-preprocessing-calibration utilities-FLAASH

几何校正VS. 正射校正

? 几何校正：纠正系统和非系统因素引起的几何畸变。

? 图像配准（Registration）：同一区域里一幅图像（基准图像）对另一幅图像校准，以使两幅图像中的同名像素配准。

? 图像纠正（Rectification）：借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。又叫地理参照（Geo-referencing）

? 图像地理编码（Geo-coding）：特殊的图像纠正方式，把图像矫正到一种统一标准的坐标系。

? 图像正射校正（Ortho-rectification）：借助于地形高程模型（DEM），对图像中每个像元进行地形的校正，使图像符合正射投影的要求。

几何校正：利用GCP纠正各种因素引起的几何变形，对影像进行地理坐标定位，获得真实坐标信息。主要包括：空间像元位置的变换和变换后像元亮度值的计算。

正射纠正：目的是消除地形的影响或是相机方位引起的变形等，生成平面正射影像的处理过程。

ENVI中进行正射校正的的条件：影像数据、需要参数PRC（rational polynomial coefficients）或RMS(replacement sensor model)、高程信息（DEM或平均高程）、地面控制点（可选），Geoid(影像数据获取地的大地水准面和平均海拔面的高程差)。

Map->Orthorectification

几何校正分为不同级别，正射校正可以说是几何校正的最高级别。我们一般所说的几何校正是消除因大气传输、传感器本身、地球曲率等因素造成的几何畸变，主要纠正或者赋予影像平面坐标。正射校正除了进行常规的几何校正的功能外，还要根据DEM来纠正影像因地形起伏而产生的畸变，会给图像加上高程信息。

最后，流程顺序：辐射定标——大气校正——几何校正——正射校正

大气辐射传输模型

[转载]大气辐射传输模型 已有 968 次阅读2010-11-6 14:31|个人分类:未分类|系统分类:科普集锦|关键词:辐射传输 转自https://www.wendangku.net/doc/ec11903483.html,/s/blog_4b700c4c0100jgl7.html 相对辐射校正和绝对辐射校正 基于物理模型的绝对辐射校是利用一系列参数(例如，卫星过境时的地物反射率，大气的能见度，太阳天顶角和卫星传感器的标定参数等)将遥感图像进行校正的方法。仪器引起的误差畸变一般在数据生产过程中由生产单位根据传感器参数进行了校正。对于用户来所，绝对辐射校正的方法主要是辐射传输模型法，该方法校正精度较高，它是利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气校正的方法。由于有不同的不同的假设条件和适用的范围，因此产生很多可选择的大气较正模型，例如 6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ATCOR模型等。 基于统计模型的相对辐射校正,主要包括不变目标法、黑暗像元法与直方图匹配法等等。不变目标法假定图像上存在具有较稳定反射辐射特性的像元，并且可确定这些像元的地理意义，那么就称这些像元为不变目标，这些不变目标在不同时相的遥感图像上的反射率将存在一种线性关系。当确定了不变目标以及它们在不同时相遥感图像中反射率的这种线性关系，就可以对遥感图像进行大气校正。黑暗像元法的基本原理就是在假定待校正的遥感图像上存在黑暗像元区域、地表朗伯面反射、大气性质均一，忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下，反射率很小的黑暗像元由于大气的影响，而使得这些像元的反射率相对增加，可以认为这部分增加的反射率是由于大气程辐射的影响产生的。利用黑暗像元值计算出程辐射，并代入适当的大气校正模型，获得相应的参数后，通过计算就得到了地物真实的反射率。直方图匹配法是指如果确定某个没有受到大气影响的区域和受到大气影响的区域的反射率是相同的，并且可以确定出不受影响的区域，就可以利用它的直方图对受影响地区的直方图进行匹配处理。此外，还有很多基于统计模型的方法，如有人提出利用小波变换的遥感图像相对辐射校正方法。该方法对源图像小波变换域的低频成分实施辐射变换,并保持高频成分不变,重构的图像具有保持高频信息的特性,因而能够较好地保留原图像中由于地物变化引起的辐射差异；也有人利用主成分分析法把遥感图像中有用的信息和大气影响噪音区分开来。 大气辐射传输模型6S 1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。 这种模式是在假定无云大气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光谱积分的步长从5nm 改进到2.5nm，同5S 相比，它可以模拟机载观测、设置目标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计

热辐射计算公式

传热学课程自学辅导资料 （热动专业） 二○○八年十月

传热学课程自学进度表 教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：2006 1

注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。 2

传热学课程自学指导书 第一章绪论 一、本章的核心、重点及前后联系 （一）本章的核心 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （二）本章重点 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （三）本章前后联系 简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程 二、本章的基本概念、难点及学习方法指导 （一）本章的基本概念 1、热传导 导热（Heat Conduction）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。 特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。 从微观角度分析物体的导热机理： 气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。 非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。 液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。 热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。 3

大气辐射学课后标准答案.

大气辐射学课后答案.

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

3 习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）：辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；②3.7?1026W ；③4.5?10-10, 约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：

4 221122122 11 2 1222 2 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=- =- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为2km ，云体中心正在某地上空1km 处。如果能把云底表面视为7℃的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 202/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 4、设太阳表面为温度5800K 的黑体，地球大气上界表面为300K 的黑体，在日地平均距 离d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1

遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法

北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法 辐射校正是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。 利用传感器观测目标的反射或辐射能量时，所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差值叫做辐射误差。辐射误差造成了遥感图像的失真，影响遥感图像的判读和解译，因此，必须进行消除或减弱。需要指出的是，导致遥感图像辐射量失真的因素很多，除了由遥感器灵敏度特性引起的畸变之外，还有视场角、太阳角、地形起伏以及大气吸收、散射等的强烈影响。 遥感图像辐射校正主要包括三个方面：（1）传感器的灵敏度特性引起的辐射误差，如光学镜头的非均匀性引起的边缘减光现象、光电变换系统的灵敏度特性引起的辐射畸变等；（2）光照条件差异引起的辐射误差，如太阳高度角的不同引起的辐射畸变校正、地面倾斜、起伏引起的辐射畸变校正等；（3）大气散射和吸收引起的辐射误差改正。 辐射校正的目的主要包括：1、尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声等引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异；2、尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作奠定基础。 辐射校正分为辐射定标和大气校正两部分。 辐射定标是用户需要计算地物的光谱反射率或光谱辐射亮度时，或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时，都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度，这个过程就是辐射定标。

大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差，反演地物真实的表面反射率的过程。 辐射校正流程图 1.4.3.2影像辐射校正方法 辐射定标主要分为两种类型：统计型和物理型。统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据，例如经验线性定标法，内部平场域法等，另一方面，物理模型遵循遥感系统的物理规律，它们也可以建立因果关系。如果初始的模型不好，通过加入新的知识和信息就可以知道应该在哪部分改进模型。但是建立和学习这些物理模型的过程漫长而曲折。模型是对现实的抽象；所以一个逼真的模型可能非常复杂，包含大量的变量。例如6s模型，Mortran等。 用于大气辐射传输校正的模型主要有5S模型、6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ACORN模型、FLAASH模型和ATCOR模型。 1、ACORN模型 一种基于图像自身的大气校正软件，可以实现图像辐射值到表观地表反射率的转换，其工作波长范围是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,这主要是因为我们一般很难获取地表的充足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,又称表观反射率,在地形信息已知的情况下,可以将表观反射率转为地表反射率。

热辐射的基本概念_黑体、白体、镜体、透明体

热辐射的基本概念·黑体、白体、镜体、透明体 凤谷工业炉 吸收率α=1 的物体叫做绝对黑体，简称黑体 ; 反射率ρ=1 的漫反射的物体叫做绝对白体，简称白体；反射率ρ=1 的镜面反射的物体叫做镜体; 透过率τ-1 的物体叫做绝对透明体，简称透明体。这些都是假想的物体。对于红外辐射，绝 大多数固体和液体实际上都是不透明体，但玻璃和石英等对可见光则是透明体。 注意，所谓黑体或白体，是指物体表面能全部吸收或全部反射所投射的辐射能而言，所以黑体并不一定是黑色，白体并不一定是白色。看起来是白色的表面，也可能具有黑体的性质，这是因为 : 大部分热辐射的波长在 0.1~100μ m之间，而可见光辐射能的波长约有 0.38~0.76 μm之间。 这样，如果一个表面除可见光辐射范围外对其余所有的热辐射具有很高的吸收率，则它将几乎吸收全部的投射辐射，而反射的部分只有很小的份额，从这个意 义上说，该表面近似黑体，可是，它所反射的那很小的份额都处在可见光的波长范围内，因而该表面呈现白色。例如，冰雪对人眼来说是白色的，它对可见光 是极好的反射体，但它却能几乎全部吸收红外长波辐射( α=0.96) ，接近于黑体。 对红外辐射的吸收和反射具有重要影响的，不是物体表面的颜色，而是表面的粗糙度。不管什么颜色，平整磨光面的反射率要比粗糙面高很多倍，即其吸收率要比粗糙面小得很多。 气体无反射性，ρ=0；单原子气体，对称性双原子气体等不吸收热辐射线，透过率τ=1，可称为“透明体”，或“透明介质”。空气中有蒸汽、 CO2时，就变成有吸收性的介质。 实际固体的吸收率除了与表面性质有关外，还与投人辐射的波长有关，即物体的 . 单色吸收率αλ、随投射辐射的彼长而变。

大气辐射学课后答案

习题 1、由太阳常数S 0'=1367 W/m 2,请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 5 儿 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）:辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： -r s F s = 4 - d 0 S dpS g _ 2- 2 1.496 1011 m 1367Wm 8 2 6.96 10 m ：6.316 107Wm ， 2 -4：r s F s =4 3.1415926 6.96 108m 2 6.316 107Wm ， = 3.84 1026W 6 2 _2 二 r e 2S 0 3.1415926 6.37 10 m 1367Wm 26 ：」s 3.8445 10 W 答案：①6.3x107W/m 2；②3.7X1026W ;③4.5汇10」°,约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（ d 1=1.47 108km ）为3,在远日点 S 1 _ So 时（d 2=1.52 10 km ）为S2,求其相对变化值 一 2 是多大。 答案：6.5% S 1 同 1（ 1）： 「s F s = 4.53 10 40

=1—邑 S S 1 ‘一4二 d； 4nd； 彳1.472 =1 _ 2 1.522 1 —0.9353 70647 3、有一圆形云体，直径为2km，云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7C 的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 2 二 F T LCOSB」 1 2。. 0./4 Lcos)sin 0 0 _ ■ L _ 2 又由绝对黑体有F T4f L 所以此云在该地表面上的辐照度为 1 _8 4 = 3^5.6696x10 汉（7+273）二仃4Wm， 4、设太阳表面为温度5800K的黑体，地球大气上界表面为300K的黑体，在日地平均距离d0=1.50 >108km时，求大气上界处波长’=10」m的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm?im=31.2 Wm<^m^

遥感辐射传输模型

遥感辐射传输模型 姓名：张超 学院：地球科学与环境工程学院 专业：遥感科学与技术 班级：遥感一班 提交时间：2015年5月10日 大气订正是遥感技术的重要组成部分，主要包括大气参数估计和地表反射率反演两个方面。如果获得了大气特性参数，进行大气订正就变得相对容易，但是

获得准确的大气特性参数通常比较困难。通常有两类方法用辐射传输方程计算大气订正函数：一种是直接的方法，对于大气透过率函数和反射率函数，通过对模型的积分来得到；另一种是间接的方法，他不是直接计算所需要的大气订正函数，而是通过辐射传输模型输出的表观反射率，结合模型输入的参数来求解。大气订正方法有很多，比如：基于图像特征的相对订正法、基于地面线形回归模型法、大气辐射传输模型法和复合模型法等。它是利用电磁波在大气中的 辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气订正的方法。 其中，大气辐射传输模型(Atmospheric Radiative Transfer Model)法是较常用的大气订正方法，它用于模拟大气与地表信息之间耦合作用的结果，其过程可以描述为地表光谱信息与大气耦合以后，在遥感器上所获得的信息，其中考虑了光子与大气相互作用机理，物理意义明确，具有很高的反演精度。 大气辐射传输原理 电磁辐射在介质中传输时，通常因其与物质的相互作用而减弱。辐射强度的减弱主要是由物质对辐射的吸收和物质散射所造成的，有时也会因相同波长上物质的发射以及多次散射而增强，多次散射使所有其它方向的一部分辐射进入所研究的辐射方向。当电磁辐射为太阳辐射，而且忽略多次散射产生的漫射辐射时，光谱辐射强度的变化规律可以表述为[1] （1）式中，IΛ是辐射强度， s是辐射通过物质的厚度，ρ是物质密度,KΛ表示对波长λ辐射的质量消光截面。令在s=0 处的入射强度为Iλ（0），则在经过一定距离s1后，其出射强度可由式(1)积分得到 （2）假定介质是均匀的，则kλ与距离s无关，因此定义路径长度 （3）则式(2)可表示为 （4）上式就是比尔定律，也称朗伯定律。它指出，通过均匀消光介质传输的辐射强度按简单的指数函数减 弱，该指数函数的自变量是质量消光截面和路径长度的乘积。它不仅适用于强度

高分一辐射定标和大气校正

高分一辐射定标和大气 校正 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

G F-1预处理文档（1）打开已添加r5补丁的ENVI5.1。 （2）选择File->OpenAs->CRESDA->GF-1，打开高分数据。 （3）辐射定标：选择Toolbox->RadiometricCorrection->RadiometricCalibration，选择待处理的高分数据。 （4）弹出RadiometricCalibration对话框，进行如图设置。 （5）大气校正：选择Toolbox->RadiometricCorrection- >AtmosphericCorrectionModule->FLAASHAtmosphericCorrection，弹出 FLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters对话框。 （6）点击InputRadianceImage，选择前面处理好的数据，在RadianceScaleFactors面板中选择Usesinglescalefactorforallbands，由于定标的辐射量数据与FLAASH的辐射亮度的单位相差10倍，所以在此Singlescalefactor选择：1，单击OK；（7）设置文件输出路径。 （8）传感器基本信息设置： SceneCenterLocation从影像中自动获取； SensorType为GF-1； GroundElevation通过统计DEM数据获得； PixelSize根据相机选择，PMS相机全色2m，多光谱8m，WFV相机16m； FlightDate从影像xml头文件中读取，减去8换算成GMT时间； （9）大气模型和气溶胶模型： AtmosphericModel根据经纬度和影像区域选择： AerosolModel根据实际情况选择；

地面辐射与大气辐射教案

地面辐射与大气辐射教案

《地面辐射与太阳辐射》教学备课 一、教学设计 1、课程标准：学生掌握太阳辐射、地面辐射、大气辐射和大气逆辐射基本概念和它们之间的作用原理以及大气的保温作用。学生能够运用大气保温作用解释生活中的现象。 2、教材分析：地面辐射与太阳辐射在教材中处于第二章自然环境中的物质运动和能量交换中第一节大气环境的第二大点，在这一节中属于重点部分。教材中在这一部分主要介绍了地面辐射、大气辐射、大气逆辐射及其三者之间的作用关系。 3、学情分析：学生在这次课程之前学习过大气的垂直分层、不同分层大气的特点以及大气对太阳的削弱作用，对于这次课的学习有一定的理论基础。 4、重难点分析：重难点在于太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射三者之间的相互作用关系及大气的保温作用。 5、教学方法：演示法、讲授法 6、教学过程设计： 教学环节教师活动学生活动设计意图 导入新课提出问题，为什么农民会使用 人造烟幕的办法使蔬菜免受 冻害？思考，回答吸引学生兴 趣，导入新的 学习内容 进入新课学生带着问题阅读课本阅读，思考培养学生自主 学习寻找解决 问题的能力 讲授新知请学生回答问题：地面辐射、 大气辐射和大气逆辐射的概 念；并分别进行进一步的阐 述。回答问题带动学生进入 本堂课的学习

第一节 大气环境 一、 对流层大气的受热过程 （二）、地面辐射与太阳辐射 8、教学效果预想：学生通过本堂课的学习掌握了地面辐射、大气辐射、大 气逆辐射的基本概念和它们之间的相互作用关系，理解了大气保温作用的基本原理以及能够运用大气保温的基本原理解释生活中相关的现象。 9、PPT 课件： 大气的保温作用： 1、 大气辐射吸 (少) 太阳辐射 大气辐射 （短波辐射） (大气逆辐射) 补偿 地面辐射 （长波辐射）

大气辐射传输理论 第一章..

大气辐射传输理论 引言 学科定义： 1、大气辐射学研究辐射能在地球-大气系统内传输和转换的规律及其应用，属大气物理学的一个分支。大气辐射学是天气学、气候学、动力气象学、应用气象学、大气化学和大气遥感等学科的理论基础之一。 2、地球－大气系统的辐射差额是天气变化和气候形成及其演变的基本因素，可以说辐射过程与动力过程的作用共同决定了地球的气候环境。 学习、研究的意义 辐射是地气系统与宇宙空间能量交换的唯一方式 数值天气预报中需要定量化考察大气辐射过程 辐射传输规律是大气遥感的理论基础 气候问题——辐射强迫 近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。 大气辐射学主要研究内容： 一、地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律，包括 1、太阳的辐射(97%E在0.3～3μm波段内，λ m=0.5μm附近)； 2、地-气系统辐射(绝大部分E在4～80μm波段内，λ m=10μm附近)； 3、不同地表状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。 二、大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。 辐射传输方程：是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程，在地球大气条件下，求解非常复杂，只能在一些假定下求得解析解，因此辐射传输方程的求解，一直是大气辐射学研究的重要内容。 三、另外，对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容，它是从地-气系统辐射收支的角度，来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。 相关内容： 许多复杂的物理动力气候学问题中，涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况，大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响，以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。 第一章用于大气辐射的基本知识 第一节辐射的基本概念 太阳辐射和地球大气辐射虽具有不同的特性，其本质是相同的，它们都是电磁辐射。电磁辐射是以波动和粒子形式表现出的一种能量传送形式。 1.1.1电磁波及其特性 一、波：波是振动在空间的传播。有横波和纵波的形式之分。 二、机械波：机械振动在媒质中的传播，如声波、水波和地震波。 三、电磁波（ElectroMagnetic Spectrum）：变化电场和变化磁场在空间的传播。 四、电磁辐射: 电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和投射）称为电磁辐射。 五、电磁波的特性： 1、电磁波是横波 2、在真空中以光速传播 3、电磁波具有波粒二相性： 波动性：表现在电磁辐射以波动方式在大气中传播，并发生反射、折射、衍射和偏振等效应。也就是说电

大气辐射学课后答案

习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）：辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；②3.7?1026W ；③4.5?10-10, 约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：

221122122 11 2 12222 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=-=- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为2km ，云体中心正在某地上空1km 处。如果能把云底表面视为7℃的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 20 2/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 4、设太阳表面为温度5800K 的黑体，地球大气上界表面为300K 的黑体，在日地平均距 离d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1

landsat8辐射定标与大气校正 ENVI5

四，辐射定标 Landsat8数据和其他TM 数据类似，发布的数据标示L1T，做过地形参与的几何校正，一般情况下可以直接使用而不需要做几何校正。为了利用其丰富的波段光谱信息，我们需要进行辐射定标处理，将原始图像上的DN值转为反射率。1.使用ENVI5.1下的通用定标工具Radiometric Calibration进行Landsat8的辐射定标。打开LC81220382013141LGN01_MTL.txt全波段文件，选择MultiSpectral多光谱数据进行定标，定标的范围可缩小为ROI区域。 在subset by file选项中选择5月份的ROI区域，使得定标的范围针对ROI。

2.定标参数设置。 为后续的FLAASH大气校正做数据准备，单击Apply FLAASH Settings得到相应的参数。 辐射定标后的结果：

通过定标之后的影像DN值可靠。 五．Flassh大气校正 大气校正的意义在于去除一些大气的干扰，利用ENVI5.1工具箱中的FLAASH Atmospheric Correction进行大气校正。 大气校正参数设置： 1) Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据,要求为BIL存储格式； 2) Output Reflectance File：设置输出FLAASH大气校正结果的路径； 3) Output Directory for FLAASH Files：设置输出FLAASH校正文件的路径； 4) Scene Center Location：自动获取； 5) Sensor Type：Landsat-8 OLI；Sensor Altitude:自动读取；Pixel Size:自动读取； 6) Ground Elevation: 0.132KM。注：利用ENVI自带的全球900米分辨率DEM数据计算，Open World Data ->Elevation（GMTED2010）; 在Toolbox下选择Statistics->Compute Statistics，打开Compute Statistics输入文件对话框，选择GMTED2010.jp2数据。单击Stats Subset按钮，在Select Statistics Subset对话框中，单击File按钮，选择统计区域对应的图像（DaBieShan5Yue）。单击Ok。

大气辐射传输校正模型(5S,modtran,acorn)

在遥感的实际应用中，常用很多简化的手段，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可以耦合，就像吸收粒子位于散射层的上面一样，则大气上层测 量的目标反射率可以表示为， 海平面处朗伯体的反射率 大气透过率 分子、气溶胶层的内在反射率 有太阳到地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，在遥感领域被广泛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、一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、非对称因子的光谱分布），以及地外太阳光谱。 lowtran7可以根据用户的需要，设置水平、倾斜、及垂直路径，地对空、空对地等各种探测几何形式，适用对象广泛。lowtran7的基本算法包括透过率计算方法，多次散射处理和几何路径计算。 1）多次散射处理 lowtran 采用改进的累加法，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、云层的反射贡献，逐层确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。再用得到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，采用参数化经验方法计算带平均透过率，在计算多次散射时，采用k－分布法 3）光线几何路径计算 考虑了地球曲率和大气折射效应，将大气看作球面分层，逐层考虑大气折射效应 由于lowtran直接使用大气物理参数，因而需要按照下列方法计算出与 lowtran使用的大气物理参数相对应的大气光学参数179页 4.modtran辐射传输模型 modtran可以计算0到50000cm－1的大气透过率和辐射亮度，它在440nm到无限大的波长范围精度是2cm－1，在22680到50000cm－1紫外波（200-440nm）范围的精度是20cm－1，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，根据辐射传输方程来计算大气的透过率以及辐射亮度。

(无水印)题库-大气辐射学复习题

84． 晴朗天空呈蓝色的原因(多选)? 【答案】：AD A. 主要是分子散射 B. 主要是粗粒散射 C. 散射能力与波长四次方成正比 D. 散射能力与波长四次方成反比 85．地面辐射差额的定义是（）。【答案】：D A．地面吸收的太阳直接辐射与地面长波出射度之差； B．地面吸收的长波辐射与地面有效辐射之差； C．地面吸收的太阳总辐射与地面长波出射度之差； D．地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差。 86．下列哪一种说法不正确：（）【答案】：C A.物体温度越高，辐射能力越强； B.物体在热辐射平衡条件下，吸收多少辐射，放出多少辐射； C.黑体的辐出度与波长的四次方成正比，与其它因素无关； D.黑体最大放射能力所对应的波长与其绝对温度成反比。 87.大气具有保温效应的原因是【答案】：C A．大气容易吸收太阳短波辐射 B．大气容易发射短波辐射 C．大气对长波辐射吸收多，对短波辐射透明度高 D．大气中水汽含量多 88.下列哪一条不是晴空呈兰色的原因： A.到达人眼的可见光，既非波长太长的光，又非波长太短的光； B.到达人眼的光是不同波长的混合散射光； C.到达人眼的光是不同波长的混合折射光； D.人眼感觉敏锐的色光偏向于绿色【答案】：C 89.温度为T的灰体球，对长波辐射吸收率为Aλ，对短波辐射发射率为ελ，下列关系正确的是（） A.Aλ=ελ<1 B.Aλ〈ελ<1 C.Aλ〉ελ>1 D.Aλ=ελ=1 【答案】：A 90.一年中南京大气上界太阳辐射日总量最大的是（） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日【答案】：B 91.关于长波辐射在大气中传输不同于太阳辐射的特征，下列哪一条不正确（） A.不计散射削弱作用 B.可以不考虑大气本身发射的长波辐射 C.具有漫射性质 D.必须考虑大气本身发射的长波辐射【答案】：B 92．分子散射的特点是：（） A．与波长无关，前向散射大；B．与波长成正比，后向散射大； C．与波长四次方成反比，前向后向散射相同； D.与波长四次方成正比，前向后向散射相同。【答案】：C 93．一年中上海正午太阳高度角最小的是（） A.3月22日 B. 6月21日 C. 9月22日 D.12月22日【答案】：D 94．到达地面的短波辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：BD 95．到达地面的太阳辐射主要影响因素有（可多选）（） A．太阳常数B．太阳高度角C．大气透明系数D．天空散射辐射【答案】：BC 96．到达地面的辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：ABD 97．由于辐射的作用，多年平均来说，大气是净得到能量还是净失去能量（） A．通过吸收地面长波辐射净得到能量B．通过太阳直接辐射净得到能量

大气校正问题

ENVI FLAASH 大气校正常见错误及解决方法（2013年7月15号更新） (2011-03-07 16:55:57) 转载▼ 标签： flaash 大气校正 分类： ENVI 本文汇总了ENVI FLAASH 大气校正模块中常见的错误，并给出解决方法，分为两部分：运行错误和结果错误。前面是错误提示及说明，后面是错误解释及解决方法。 FLAASH 对输入数据类型有以下几个要求： 1、波段范围：卫星图像：400－2500nm ，航空图像：860nm-1135nm 。如果要执行水汽反演，光谱分辨率<=15nm ，且至少包含以下波段范围中的一个： ??●1050-1210 nm ??●770-870 nm ??●870-1020 nm 2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW ） /（cm2*nm*sr ）。 3、数据类型：浮点型（Floating Point ）、32位无符号整型（Long Integer ）、16位无符号和有符号整型（Integer 、Unsigned Int)，但是最终会在导入数据时通过Scale Factor 转成浮点型的辐射亮度（μW ）/（cm2*nm*sr ）。 4、文件类型：ENVI 标准栅格格式文件，BIP 或者BIL 储存结构。 5、中心波长：数据头文件中（或者单独的一个文本文件）包含中心波长（wavelenth ）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM ），这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（Edit Header ）。 运行错误 1.Unable to write to this file.File or directory is invalid or unavailable 。

大气辐射传输模型6S简介

大气辐射传输模型6S简介 1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。 这种模式是在假定无云大气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光谱积分的步长从5nm改进到2.5nm，同5S相比，它可以模拟机载观测、设置目标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计算（CO、N2O）。采用SOS (successive order of scattering) 方法计算散射作用以提高精度。缺点是不能处理球形大气和limb (临边)观测。 它其中主要包括以下几个部分： （1）太阳、地物与传感器之间的几何关系:用太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角四个变量来描述； （2）大气模式：定义了大气的基本成分以及温湿度廓线，包括7种模式，还可以通过自定义的方式来输入由实测的探空数据，生成局地更为精确、实时的大气模式，此外，还可以改变水汽和臭氧含量的模式； （3）气溶胶模式：定义了全球主要的气溶胶参数，如气溶胶相函数、非对称因子和单次散射反照率等，6S中定义了7种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义模式； （4）传感器的光谱特性：定义了传感器的通道的光谱响应函数，6S中自带了大部分主要传感器的可见光近红外波段的通道相应光谱响应函数，如TM，MSS，POLDER和MODIS等； （5）地表反射率：定义了地表的反射率模型，包括均一地表与非均一地表两种情况，在均一地表中又考虑了有无方向性反射问题，在考虑方向性时用了9种不同模型）。 这5个部分便构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达传感器的整个辐射传输过程。 6S的输入参数主要有9个部分组成：

Flaash大气校正

上机实习内容：Flaash大气校正 学生姓名王玲 学号201420771 院系城市与环境学院 专业地图学与地理信息系统年级2014级 教务处制

Flaash大气校正实验报告 一、实验目的 通过本次实验能够更深一步理解大气校正的原理、方法。并且熟练掌握Landsat8 OLI 数据的大气校正的流程。 二、实验内容 1、辐射定标 目的：将传感器记录的电压或数字量化值（DN值）转换为绝对辐射亮度值（辐射率）。 原理：L=Gain*DN + Bias 步骤： （1）首先，在Envi5.1中打开辐射定标工具，Toolbox/Radiometric Correction/ Radiometric Calibration，并在File Selection对话框中选择数据，如下所示： （2）辐射定标参数设置 当选择好辐射定标的数据时，接下来需选择定标参数。其中， ①Calibration Type：辐射定标类型，因Flaash校正要求输入的数据为辐亮度值，因此辐射定 标类型选择辐亮度。当数据的每个波段包含Gain和Offest参数时，Envi会自动从元数据文件中获取这些参数，并按照辐射定标公式进行定标，本实验所使用的Landsat8 OLI 数据的元数据中包含这两个参数。另外，Envi默认Gain和Offest参数定标单位为W/（m2*sr*μm），因此，计算得到的辐亮度值为W/（m2*sr*μm）。 ②Output Interleave：输出数据存储顺序，因Flaash校正要求输入的数据存储类型为BIL或 BIP，但因BIL的处理速度快，故在此选择BIL。 ③Output Data Type：输出数据类型，辐射定标中可以选择的输出数据类型为三种，分别是： 浮点型（Float）、双精度浮点型(Double)和无符号位16整型(Uint)。本实验中使用的OLI6 原始数据为无符号16位整型，在进行Flaash校正时计算缩放因子是无单位型与浮点型数据之间的缩放关系，因此，该处选择浮点型（Float）。 ④Scale Factor：因辐射定标计算的辐亮度值单位是W/（m2*sr*μm），而FLAASH校正所要 求输入数据的辐亮度单位为μW/（cm2*sr*nm），该缩放系数是这两单位间的转换系数，

电磁辐射在自然环境中的传输要点

§4 电磁辐射在自然环境中的传输 远距离探测是信息获取与处理技术的基本功能或主要应用。这必然会遇到电磁辐射在自然环境中的传输问题。不论是对地观测还是空间监视，辐射必然要穿越地球大气。显然，大气传输既是系统的组成部分，也是技术的基本内容。 辐射传输的基本问题是辐射同大气的相互作用。地球表面（陆地和水面）被大气包围着，大气分布在高度300km以下的空间。共分三层。对流层（0～10）km；同温层（10～60）km；电离层60km以上。大气密度随高度增加而减少。到30km高度已经下降二个数量级。大部分气体分布在10km以下高度。大气成份包括气体分子和悬浮粒子（气溶胶）。前者由氮（N2，78％）、氧（O2，21％）、臭氧（O3）、氩（Ar）和二氧化碳（CO2）等十几种分子组成。后者为烟尘、灰尘等微粒子。 电磁辐射在大气中传输，与大气中分子和粒子发生相互作用，主要是散射或吸收。其结果会使辐射中所携带的信息损失或畸变。传输特性的知识给出这种作用的详情。一方面可以校正畸变，另一方面也帮助系统设计者选择优良的辐射波段（窗口），保证信息传送。有许多情形，辐射同大气物质相互作用本身也是一种信息媒介。特别是主动式敏感过程，通过源（自然的或人工的）辐射同目标相互作用的结果来推断目标的相关性质。研究这种传输过程的本身就是获取目标信息的过程。例如，光雷达的光束穿过大气后，根据其变化测量大气成份。 4.1 反射、吸收、透射 4.2 大气的透射窗口 4.3 太阳辐射与地面反射 4.4 大气中的吸收和散射 4．4．1吸收 4．4．2散射 4.1 反射、吸收、透射 照理，电磁辐射同物体相互相互作用，会发生三种可能的情况。部分能量被反射和散射（反射率ρ），即改变了原来的传播方向而未进入物体；其它的能量则进入了物体。在进入物体的能量中，一部分被物体吸收（吸收率α），而另一部分则因物体透明而使其发生折射，然后从物体的另一端透射出去（透射率τ）。根据能量守恒原理，这三部分的比例因子之和应当等于1，即 α＋ρ＋τ＝1 （1－7）