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。

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。

Ring效应描述了由于大气的转动Raman散射导致的太阳夫琅禾费线变弱的现象,这种现象 受气溶胶光学性质的影响,因此可以通过模拟Ring效应反映气溶胶状况。研究了基于Monte Carlo大气辐射传输模 型(McArtim)模拟计算Ring 效应的方法。采用合适的大气参数带入模型,计算总光子中发生转动Raman散射 的光子数的概率来衡量Ring效应的强度,并将模拟计算的Ring强度结果和MAX-DOAS系统实测的Ring效应 强度进行对比,得到了较好的一致性。结果表明,通过大气辐射传输模型模拟计算Ring效应具有快速 特点,在未来的工作中将结合MAX-DOAS技术,利用Ring效应模拟反演大气气溶胶状况。

在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角 有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。阐明了太阳高度角的基本概念并利用辐射传输模型Modtran5定 量分析了不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,在总结其他学者研究天顶角校正的基础上通 过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0
天顶角的辐射能量的关系模型,从而实 现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0
天顶角辐亮度对比,校正结果相对误差小于1%,结果较为理想。

目前用于地表温度反演的单通道算法主要针对窄视场传感器建立.HJ-1B卫星红外相机为宽视场传感器, 其热红外通道(IRS4)观测天顶角可达±33°以上, 在地表温度反演时必须剔除传感器观测角度的影响.以大气辐射传输模拟为基础, 建立了基于传感器观测天顶角-大气函数系数的修正单通道算法.针对HJ-1B卫星与Terra卫星过境时间接近的特点, 提出将MODIS大气水汽含量产品作为单通道算法的输入参数, 并建立了观测天顶角-垂直与斜程大气水汽含量转换系数查找表.基于对光谱数据的模拟, 给出了适用于IRS4通道的地表发射率确定方法.验证结果表明, 修正单通道算法平均反演误差在1.1K以内, 比不考虑传感器观测角度的单通道算法精度提高0.1~0.7K, 反演误差对于传感器观测天顶角依赖性减弱.对实际HJ-1B卫星影像的应用结果表明, 修正单通道算法反演的地表温度与MODIS地表温度产品具有较好的一致性.

大气纠正的目的是从遥感影像中去除大气影响，并反演获取地物真实反射率。介绍了一种逐像元对遥感影像进行大气纠正的算法，该算法基于6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)大气辐射传输模型计算建立的查找表(look－up table)，并利用地面暗目标(dark object)进行陆地气溶胶光学厚度的自动反演，由于气溶胶的分布具有空间连续性，在获取地面暗目标气溶胶光学厚度值后，通过空间插值的方法计算影像中非暗目标像元的气溶胶光学厚度值，经过查找表二次插值计算，逐像元进行大气纠正并获取像元地表反射率值。以Landsat5遥感影像为例，介绍了算法流程，展示了大气纠正的结果。结果显示，利用查找表逐像元大气纠正的算法，能够在一定程度上去除云雾对影像的影响，更加精确的对遥感影像进行大气纠正并获取地物的真实反射率。