高分五号（GaoFen-5）卫星搭载的多角度偏振成像仪（DPC）未装备星上定标器，需依赖不同替代方法进行在轨辐射定标。为此，发展了一种在轨交叉辐射定标方法，考虑实时地表方向反射及仪器光谱响应差异，实现了DPC/GaoFen-5与中分辨率成像光谱仪（MODIS）/Aqua的在轨交叉辐射定标。该方法选用具备高精度星上定标的MODIS/Aqua卫星为参考传感器，选择北非沙漠准不变定标场观测数据，通过输入卫星同步地表双向反射率产品和大气辐射传输计算，精确校正两传感器间太阳-观测几何和光谱响应差异带来的表观辐射量偏差，最终得到待定标传感器在轨交叉辐射定标系数。理论分析结果表明，该方法在DPC非吸收波段的定标不确定度为2.41%~3.70%。DPC/GaoFen-5与MODIS/Aqua的交叉辐射定标初步结果表明，两者辐射一致性较高，各波段表观辐射量差异均小于4%。

大气下行辐射是地表辐射和能量平衡中的一个关键参数, 在反演地表温度和发射率、开展气候变化研究中起着关键作用。基于现有的大气下行辐射测量方法的分析比较, 开展了合肥大气下行长波辐射的研究。利用 MODTRAN 辐射传输模型模拟计算了合肥大气下行辐射通量, 并以该方法获取的大气下行辐射通量为基准, 对广泛应用的晴天经验模型进行性能评价, 验证了 Idso 模型和 ngstrm 模型对于合肥大气条件的适用性。进而利用 MODTRAN 辐射传输模型模拟数据对 Idso 模型中的参数进行修正, 提高了该模型的模拟精度。该研究为方便快捷准确地获取合肥大气下行辐射通量提供了可靠方法。

对于无星上定标系统的大视场大气探测载荷,利用广阔的海洋无监测定标场(SNES)进行基于统计方法的在轨替代定标,是国际上公认和推荐的方法。基于大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)的载荷工作原理和一级数据产品的特点,在确定反射率基定标的基础上,通过海表双向反射率分布函数(BRDF)的大气传输仿真计算确定了合适的角度阈值,以降低非大气分子散射的干扰;同时对定标场的环境参量进行了统计分析,解决了统计定标中数据筛选与误差评估的核心问题,最终实现了DPC可见光波段在轨定标系数变化的精确评估。在考虑定标源和仪器实验室定标误差合成后,绝对辐射定标系数的最终定标误差在1.24%~4.76%之间。

基于6S大气辐射传输模型和中分辨率成像光谱仪(MODIS)上午星Terra的气溶胶光学厚度数据以及MODIS 双向反射分布函数(BRDF)模型参数产品(MCD43A1),对高分一号(GF-1)卫星宽视场相机(WFV)四个波段的大气层顶辐亮度图像进行大气校正,得到校正后的地表反射率图像。而后基于Brenner梯度算子和中频离散余弦变换两种方法统计校正前后图像的清晰度值,分析计算结果可得大气校正后图像清晰度值高于校正前图像的清晰度值,因此校正后图像的边缘纹理比校正前更清晰;基于阈值分割法原理进行信噪比评价,结果表明校正前后每一波段的信噪比随辐亮度呈递增关系,大气对短波波段的影响较大,而对长波波段的影响较小。

大气对红外辐射传输的影响引起的红外成像灰度变化, 是红外目标跟踪应用需要应对的问题。对红外成像灰度变化规律进行李群建模, 对设计高效、鲁棒的目标跟踪算法具有重要意义。首先分析了红外辐射传输模型, 并结合红外成像机理, 得到红外成像灰度变化模型。进一步从理论上证明了大气影响下红外成像灰度变化规律符合李群结构, 提出了红外图像灰度动态变化的一种非欧数学表征。最后根据红外成像灰度变化模型对不同环境下采集到的外场实验数据进行拟合, 回归分析结果表明了该模型的准确性, 进而说明了对红外成像灰度变化规律进行李群表达的合理性。

传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示：FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理.

：对地资源探索是遥感技术的追求目标，Worldview-1是高精度商业卫星之一，星下点分辨率为0.5 m。提出一种基于图像的Worldview-1全色波段仿真方法。以低空飞行的可见近红外图像为数据源，利用大气校正或经验线性法进行反射率反演得到地面反射率图；然后经过以下四个步骤：辐射传输模拟、光谱波段匹配、空间分辨率仿真和传感器调制传递函数MTF仿真，仿真出Worldview-1全色波段图像。通过以飞艇为平台的外场试验获取数据，将仿真图像与Worldview-1全色波段图像从相似度及图像纹理参数进行对比，结果显示这种模拟地物、大气、传感器特性的图像仿真方法可以应用于Worldview-1全色波段图像的仿真。

飞行器所在环境的红外辐射特性对其红外特征存在着重要影响，因此对飞行器背景进行红外辐射研究很有必要。对地球大气系统进行观测时，视场中仅由大气区域构成的地气系统范围称为临边背景。基于中光谱分辨率大气辐射传输模式利用大气辐射传输理论建立了临边红外辐射计算模型，针对3~5 μm 和8~14 μm 典型波段，计算了各纬度冬夏两季的临边背景红外辐射，获得了影响临边背景红外辐射的主要因素，即切线高度、纬度、季节、气溶胶和波段并对其进行分析，为地球临边背景红外辐射探测提供了理论支持。

利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)二级云产品、大气红外探空仪(AIRS)二级大气产品和AIRS L1B红外高光谱数据，采用通用大气辐射传输(CART)模式,选择9 μm（带宽为1070~1135 cm-1）、11.03 μm(带宽为886~928 cm-1)和12.02 μm(带宽为815~850 cm-1)波段对冰云大气顶的亮温进行了模拟与分析。对反演冰云参数和MODIS云产品下的模拟亮温分别与AIRS观测亮温间关系进行了分析与比较，并对反演冰云参数下的模拟亮温和AIRS观测亮温的亮温差的概率分布进行了研究。结果表明：基于反演的冰云光学厚度和云顶高度的三波段模拟亮温和AIRS实际观测亮温分布一致，模拟计算和AIRS实际观测亮温间相关系数达0.98以上。11.03 μm和12.02 μm波段模拟计算和AIRS实际观测亮温间亮温差主要分布在0~5 K，9 μm波段亮温差主要分布在0~±0.5 K。建立在反演冰云参数基础上的实际大气条件下的大气辐射特性模拟研究具有准确性和可靠性。

利用MODIS二级云产品和大气产品资料，采用通用大气辐射传输软件模拟计算了水云存在的情况下8.55 μm、11.03 μm和12.02 μm波段水云大气顶亮温，并对三波段的MODIS云顶观测亮温和模拟计算的亮温进行了对比分析.结果表明：利用MODIS卫星观测云参量、大气参量和空间几何参量，结合通用大气辐射传输软件模拟计算的亮温和MODIS云顶亮温分布基本一致，亮温差较小，主要分布在－10 K~10 K附近.模拟计算的三个通道亮温差BTD(8.55~11.03 μm)和BTD(11.03~12.02 μm)的变化符合水云的情况.