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地球大气背景光谱辐射特性的理论建模

作　者: 孟雪琴
导　师: 吴健
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 大气背景辐射亮度单次散射订正 δ-fit方法
分类号: P422
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文主要研究地球大气背景的光谱辐射特性,首先从理论上研究了辐射在大气中传输的基本过程;其次根据地球大气背景的辐射特性建立了一种遥感地球大气背景辐射亮度的计算模型,为遥感反演地球资源和仿真地球大气背景场景提供了一种算法。本文主要内容及结果大致分为以下几部分:(1)简要叙述了基于输运理论建立辐射传输方程的过程以及求解辐射传输方程的基本方法,并对这些方法做了简单的分析。在对地遥感时,卫星接收的是粒子大散射角方向的辐射,在课题要求的精度范围内,本文利用单次散射订正和δ-fit相函数处理方法求解辐射传输方程。(2)分析了求解辐射传输方程所用到的光学厚度、相函数和单次散射反照率等参数的计算方法。由于大气参数随高度成非均匀变化,本文将大气分为32层,并利用MODTRAN(Moderate Spectral Resolution Atmospheric Transmittance Algorithm And Computer Model)软件计算了大气分子透过率,建立了分辨率为一个纳米的大气分子层透过率数据库。气溶胶也采用类似的分层处理方法并根据米耶理论计算了每层气溶胶的散射光学厚度、总光学厚度和非对称因子。(3)建立了一种遥感地球大气背景光谱辐射亮度的近似计算模型。并计算了在一定的天气状况、地表情况、太阳位置和观察方向等情形下的地球大气背景光谱辐射亮度。以VC++为平台,开发了地球大气背景光谱辐射亮度的计算软件。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究的背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 本文的工作和目的  10-12
第二章大气辐射传输的理论基础  12-24
  2.1 辐射度量参数  12-13
    2.1.1 辐射能  12
    2.1.2 辐射功率  12
    2.1.3 辐射亮度  12-13
  2.2 地球大气系统的成分和结构  13-14
  2.3 大气对辐射的吸收  14-19
    2.3.1 吸收谱线的展宽  15
    2.3.2 比尔朗伯定律  15-16
    2.3.3 单谱线吸收  16-18
    2.3.4 波带模型  18-19
  2.4 大气对辐射的散射  19-24
    2.4.1 散射理论  19-22
      2.4.1.1 瑞利散射  20-21
      2.4.1.2 Mie 散射  21-22
    2.4.2 散射相函数的解析表达  22-24
第三章平行平面大气的辐射传输方程及其解法分析  24-37
  3.1 辐射传输方程的建立  24-26
  3.2 辐射传输方程的解法及分析  26-34
    3.2.1 逐次散射法  27-28
    3.2.2 二流近似  28-31
    3.2.3 DISORT 解法分析  31-34
  3.3 单次散射订正和 δ-fit相函数展开法  34-37
    3.3.1 δ-fit 相函数计算方法介绍  34-35
    3.3.2 单次散射订正法  35-37
第四章地球大气背景光谱辐射特性的计算  37-51
  4.1 地球大气背景光谱辐射亮度的计算模型  37-40
    4.1.1 地表反射对地球大气背景辐射的贡献  38
    4.1.2 地表和大气自身的热辐射对地球大气背景辐射的贡献  38-40
    4.1.3 大气散射对地球大气背景辐射的贡献  40
  4.2 地球大气背景光谱辐射亮度计算方案  40-41
  4.3 计算中需要的数据  41-49
    4.3.1 大气分子的参数  42-44
    4.3.2 气溶胶的参数  44-48
    4.3.3 卷云的参数  48
    4.3.4 大气层总参数  48-49
  4.4 计算流程  49-51
第五章计算结果及分析  51-57
  5.1 地球大气背景光谱辐射亮度的计算软件  51-54
  5.2 计算结果及分析  54-57
第六章工作总结及展望  57-59
  6.1 全文总结  57-58
  6.2 工作展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
硕士研究生期间发表的文章  64-65

地球大气背景光谱辐射特性的理论建模

内容摘要

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