可见光大气衰减模型

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大气衰减

在可见光（0.40-0.76 m ）和近红外波段，辐射波长总是远大于分子的线度，这一条件下的散射为
瑞利散射。瑞利散射光的强度与波长的四次方成反比。
m 0.827 N A3 / 4
(2.2-5)
式中，m为瑞利散射系数（cm-l）；N为单位体积中的分子数（cm-1）；A为分子的散射截面（cm2）；
[答]：对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。而对于另外一些波长的光波，几乎不吸收，根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素主要有：大气分子的吸收，大气分子散射，大气气溶胶的衰减。
层流运动：流体质点做有规则的稳定流动，在一个薄层的流速和流向均为定值，层与层之间在运动过程中不发生混合。
湍流运动：无规则的漩涡流动，质点的运动轨迹很复杂，既有横向运动，也有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。
l0
图-4
在气体或液体的某一容积内，惯性力与此容积边界上所受的粘滞力之比超过某一临界值时，液体或气体的有规则的层流运动就会失去其稳定性而过渡到不规则的湍流运动，这一比值就是表示流体运动状态特征的雷诺数Re：
为光波长（cm）。
由于分子散射波长的四次方成反比。波长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。故可见光比红外光散射强烈，蓝光又比红光散射强烈。在晴朗天空，其他微粒很少，因此瑞利散射是主要的，又因为蓝光散射最强烈，故明朗的天空呈现蓝色。
3、大气气溶胶的衰减
大气气溶胶的概念：大气中有大量的粒度在 0.03 m到2000 m之间的固态和液态微粒，它们大致是尘埃、烟粒、微水滴、盐粒以及有机微生物等。由于这些微粒在大气中的悬浮呈胶溶状态，所以通常又称为大气气溶胶。

大气散射模型原理

大气散射模型原理
大气散射模型是用来描述自然景物表面反射光线在大气中逐渐衰减的数学模型。

其原理可以简述为：当光线通过大气时，会被大气中的分子和颗粒物所散射。

这些散射事件会使得光线逐渐衰减、扩散和变色，最终到达人眼的光线成为不同颜色、亮度和方向的杂散光，使得物体在视觉上看起来更加模糊和暗淡。

在大气散射模型中，一般将大气分为多个不同的层，每一层具有不同的光学参数，如散射系数、吸收系数、逐渐变化的折射率等。

这些参数决定了光线在大气中的传播和衰减方式，从而影响景物的视觉品质。

通过对这些参数的建模和计算，可以得到不同大气条件下光线传播的特性，以及不同特定条件下景物的表面颜色、亮度和对比度等视觉特征，为计算机图形学和计算机视觉领域提供了重要的理论基础。

光在大气中的传播

0.72 0.82 0.93 0.94 1.13 1.38 1.46 1.87 2.66 3.15 6.26 11.7 12.6 13.5 14.3 1.4 1.6 2.05 4.3 5.2 9.4 10.4 4.7 9.6
从表不难看出，对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收，光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为“大气窗口”。在这些窗口之内，大气分子呈现弱吸收。目前常用的激光波长都处于这些窗口之内。
二. 大气衰减
激光辐射在大气中传播时：
部分光辐射能量被吸收而转变为其他形式的能量
如热能等
部分能量被散射而偏离原来的传向
如辐射能量空间重新分配
吸收和散射的总效果使传输光辐射强度的衰减。
设强度为I的单色光辐射，通过厚度为dl的大气薄层。不考虑非线性效应，光强衰减量dI正比与I及dl，
即dI/I=(I-I)/I=dl 积分后得大气透过率：
1、大气闪烁
光束强度在时间和空间上随机起伏，光强忽大忽小，即所谓光束强度闪烁。
大气闪烁的幅度特性由接收平面上某点光强I的对数强度方差来表征
I2 [ln(I / I 0 )]2 4[ln(A/ A0 )]2 4 2
2 2 式中，可通过理论计算求得，而 I 则可由
实际测量得到。
对大气衰减的研究可归结为对上述四个基本衰减参数的研究。 ⑴ 大气分子的吸收
大气分子在光波电场的作用下产生极化，并以入射光的频率作受迫振动。所以为了克服大气分子内部阻力要消耗能量，表现为大气分子的吸收。分子的固有吸收频率由分子内部的运动形态决定。
吸收分子 H2 O CO2 O2
主要吸收谱线中心波长(m)

大气散射模型

入射光衰减模型：描述了光从场景点到观测点之间的削弱衰减过程。

大气散射模型大气光成像模型：描述了周围环境中的各种光由于大气粒子的散射作用,对观测点所接收到的光强的影响。

表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。

原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中,遇到悬浮于大气中粒径较大的气溶胶粒子,与之发生,从而使光能的亮度、颜色等特性发生改变。

其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素,而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。

瑞利散射(Rayleigh)（分子散射）：粒子尺度远小于入射波长的散射现象。

散射米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。

瑞利散射：使天空呈现蓝色,纯净的水面由于反射天空的光线,也呈现蓝色。

散射体中往往包含很多散射粒子,因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。

根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射,可以将散射分为单散射现象和多散射现象。

雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失,使得到达观测点的光强降低,并随着传播距离的增大而呈指数衰减;另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光,以使大气表现出光源的特性,且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。

以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。

入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。

大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用,因此会有部分光沿着观测路线射向观测点,这部分光照可以看作是由大气产生的光源,称为大气光。

大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。

可见光大气衰减模型

可见光大气衰减模型1. 引言可见光大气衰减模型是用于描述可见光在大气中传播过程中的衰减情况的数学模型。

在可见光通信、遥感、图像处理等领域中，了解和研究大气衰减对于信号传输和图像质量具有重要意义。

本文将介绍可见光大气衰减模型的原理、应用以及相关研究进展。

2. 可见光大气衰减原理2.1 大气成分对可见光的影响大气主要由氮气、氧气、水蒸汽和其他杂质组成。

这些成分对于不同波长的可见光的吸收和散射特性存在差异，从而导致可见光在大气中传播时发生衰减。

2.2 大气散射模型大气中的微粒会散射入射的可见光，产生散射现象。

根据散射粒子相对于入射波长大小的比较，可以将散射分为Rayleigh散射、米式散射和非选择性散射三种情况。

•Rayleigh散射主要由大气中的氮气和氧气引起，其衰减与波长的四次方成反比。

在可见光范围内，蓝色光的波长较短，受到Rayleigh散射的影响更大。

•米式散射主要由大气中的水蒸汽引起，其衰减与波长的三次方成反比。

在可见光范围内，绿色光的波长较适中，受到米式散射的影响更大。

•非选择性散射是由非常小的粒子引起的，其衰减与波长无关。

2.3 大气吸收模型除了散射外，大气中的水蒸汽和其他杂质还会吸收入射可见光。

吸收系数随着波长增加而增加，在红外、紫外等波段吸收更强烈。

3. 可见光大气衰减模型表达式综合考虑大气中的散射和吸收现象，可以得到可见光在大气中传播时的衰减模型表达式：I=I0⋅e−τ其中，I0为入射光强度，I为出射光强度，τ为大气光学厚度。

大气光学厚度与散射系数和吸收系数有关。

4. 可见光大气衰减模型的应用4.1 可见光通信系统设计可见光通信系统是一种利用可见光进行无线通信的技术。

了解大气衰减模型可以帮助设计和优化可见光通信系统的传输距离、传输速率等参数，提高系统性能。

4.2 遥感数据处理遥感技术利用航空器或卫星获取地球表面的图像和数据，对于农业、环境监测、城市规划等领域具有重要应用。

在遥感数据处理中考虑大气衰减模型可以提高图像质量，准确反映地表特征。

大气衰减计算公式

大气衰减计算公式大气衰减是指电磁波在穿过大气时由于散射、吸收和折射等作用而逐渐减弱的现象。

大气衰减对于电磁波的传输和通信具有重要意义，因此根据大气的特性进行准确的衰减计算非常重要。

在大气衰减的计算中，最常用的公式是对数正态模型 (Log-normal Path Loss Model)。

该模型假设大气衰减服从对数正态分布，可以用来估计天线间的路径损耗。

对数正态模型的公式如下：PL = PL0 + 10n × log10(d/d0) + Xσ其中，PL表示路径损耗 (Path Loss)，单位为dB；PL0是参考距离下的路径损耗，单位为dB；n是路径损耗衰减指数，通常取为2；d是实际距离，单位为米；d0是参考距离，可以是1米或其他合适的值；X是服从正态分布的随机变量，它表示大气衰减的随机性；σ是衰减值的标准偏差，单位为dB。

在该公式中，PL0表示实际距离为参考距离时的路径损耗，一般需要通过实测来获取。

n表示电磁波的传播损耗随距离呈二次函数下降的速度，通常取值为2、d和d0表示实际距离和参考距离之间的比值，可以根据实际情况选择适当的参考距离。

X是服从正态分布的随机变量，用来考虑大气衰减的随机性。

σ表示衰减值的标准偏差，表示路径损耗的波动范围。

在实际应用中，可以根据具体的情况对公式进行适当的修改和调整。

例如，可以考虑地形和建筑物对衰减的影响，加入适当的修正项。

此外，在不同的频段和天气条件下，大气衰减的特性也会有所不同，因此需要根据具体的应用场景进行不同的参数选择和调整。

除了对数正态模型之外，还有其他的大气衰减计算公式。

例如，在微波传输中，可以使用ITU-R P.530-17推荐的模型。

在无线通信中，可以使用Okumura-Hata模型等。

这些模型根据具体的应用场景和实际情况，考虑了不同的因素和影响，提供了更加准确的衰减计算。

总之，大气衰减的计算公式可以根据具体的应用场景和需求进行选择和调整。

在实际应用中，需要根据实测数据和经验进行参数的确定，并考虑影响因素的修正。

大气散射模型

大气散射模型
大气散射模型是指用于描述光线在大气中传播时受到散射以及
吸收等影响的数学模型。

在遥感、计算机图形学、摄影等领域，大
气散射模型被广泛应用。

大气散射模型分为分子散射模型和颗粒散射模型两种，分子散
射模型适用于低海拔地区，而颗粒散射模型适用于高海拔地区和有
大气污染的城市等恶劣环境。

常见的大气散射模型有以下几种：
1. Rayleigh散射模型：用于描述高层大气中气体分子的散射
作用，特别适用于可见光和近红外光区域的散射模型。

2. Mie散射模型：用于描述大气中颗粒的散射作用，包括云、烟、雾、雨等。

Mie散射模型适用于波长较长的光线，如红外光。

3. Henyey-Greenstein散射模型：用于描述大气中散射物的非
均匀性。

因为大气中的散射物往往不是完全随机分布的，这个模型
能更好地描述大气中光线的传播情况和反射率。

大气散射模型可用于对空气质量、天空颜色、摄影曝光、遥感
图像处理等问题进行有效的建模和仿真。

大气散射模型

基于大气散射模型的实时视频去雾方法研究摘要：近年来，我国空气质量大幅下降，导致雾霾天气日渐频繁。

在雾霾天气情况下，大气中存在着很多混浊介质（如，颗粒、水滴等），户外场景的视频图像出现了退化和降质，表现为清晰度和对比度低、色彩失真、细节特征模糊不清等特点。

视频图像的降质退化使得户外视觉系统不能正常发挥效用，降低了工作效率及其可靠性。

例如，在雾霾天气情况下，能见度降低，航拍视频中目标不可见，且色彩及对比度等特征严重衰减，无法满足航拍工作系统的灾害监测预警等后续要求。

因而，在计算机视觉这一领域内，有雾视频的清晰化是一个重要的问题。

本文对雾天视频图像的退化和降质进行了详细的分析，阐述了雾天视频图像降质的原因，研究了国内外研究人员在视频图像去雾方面的成果，分析了各研究人员去雾方法的理论基础和核心技术，在此基础上，详细研究了基于大气散射模型的暗通道先验去雾方法，并且进行改进和完善，作出创新。

本文建立基于大气散射原理的视频图像去雾模型，以暗通道先验去雾方法为基础，用导向滤波进行改进，采用VS2013和Opencv编写去雾算法程序，实现单幅图像去雾，然后进行CUDA加速，使对常用的1920×1080大小的视频图像进行去雾处理的运算速率达到每秒15帧以上，实现实时视频去雾。

最后，将本文的去雾算法与其他算法进行比较，对比不同去雾方法得到的恢复图的效果，以及不同方法的利弊，完善细节，将该算法应用于实际待去雾的视频中。

关键词：图像降质；图像去雾；暗通道先验；大气散射模型第1章绪论1.1 课题研究背景和意义一般情况下，获得清晰的视频图像是户外视觉系统正常工作和发挥效用的前提，因此，它对于天气情况非常敏感。

然而，近年来，我国空气质量大幅下降，多地频繁出现雾霾天气。

雾天条件下，户外场景的视频图像受到严重影响，这是由于大气中存在着许多混浊介质，包括颗粒、水滴等，这些介质会吸收和散射部分可见光，使成像设备接收到的光的强度产生衰减，这导致获取的视频图像产生退化和降质。

雾天光线衰减

霾是大气中最为常见的一种自然现象，霾中气溶胶粒子的半径通常不到m μ1。

假设可见光均由红光，绿光，蓝光组成。

当激光波长为m μ53.0时，用引起激光的衰减模型得到的衰减与能见度之间的关系与米氏散射理论的结果契合度比较高，而且红绿蓝的波长均与m μ53.0比较接近，所以它对光的衰减可以用米氏散射理论近似来进行计算
米氏散射：当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射称为米氏散射
对任意波长A ，其米氏散射系数的一般计算模型为：q a Rv ⎪⎭⎫ ⎝⎛∙=λλγ019.3()1-km
Rv 为气象学距离(气象学距离越长，能见度等级越高)，它与能见度不同，但是跟能见度又有着直接的联系，q 为修正因子。

Rv 定义为可见光区指定波长0λ(通常取0．61m μ或者0．55m μ公式中取0.53)处的目标与背景对比度下降到原来的2％时的距离。

不同的气象学距离对应于不同的修正因子，取值见表
师兄：
公式中Rv 为气象学距离近似看作是能见度距离，但问题是既然知道了能见度距离，那么在咱们的论文中还要这个衰减公式有什么用呢
虚拟自主汽车动态几何视觉建模》中的注意熵的平均值我也没看出来计算的方法，我感觉可以把注意力的大小与驾驶员视觉前方物体的大小作为评判注意力因子去代替注意熵。

大气可见光通信技术研究

大气可见光通信技术研究随着科技的不断发展，人们对于通信技术的需求也不断提高。

传统的通信技术，如蜂窝网络和卫星通信，已经无法满足人们对高速、稳定和安全通信的需求。

因此，研究者们开始不断探索新的通信技术，其中一项备受关注的技术就是大气可见光通信。

大气可见光通信技术是利用可见光通过大气来进行通信的一种方法。

与传统的通信方式相比，可见光通信具有诸多优势。

首先，可见光无需频谱资源，因为它利用的是大气中的光波传输信息。

其次，可见光通信速率非常高，甚至可以达到每秒几千兆比特的传输速度。

此外，可见光通信也不受电磁干扰和竞争问题的影响，因为光波在大气中传播，不存在信道拥塞的问题。

为了实现大气可见光通信，研究者们面临着许多挑战。

其中一个主要的挑战是大气传输中的光强衰减问题。

大气中存在各种干扰因素，如湍流、雾霾和降水等，这些因素对光传输造成了阻碍。

因此，研究者们需要设计出一种能够有效克服这些干扰因素的技术。

目前，他们已经提出了许多解决方案，如自适应光通信系统和中继中心等，以提高传输质量和稳定性。

除了光强衰减问题，大气可见光通信还面临着其他技术挑战。

例如，如何提高通信系统的安全性和可靠性是一个重要的问题。

在传输过程中，光信号可能会受到窃听和攻击的威胁，因此，研究者们需要开发出一种安全的加密算法和防御系统，以保护通信的安全。

另外，大气可见光通信还需要考虑到移动性的问题，如何在高速运动的情况下实现稳定的通信是一个具有挑战性的研究方向。

尽管大气可见光通信面临着诸多挑战，但是它的应用前景非常广阔。

大气可见光通信可以被广泛应用于无线网络、智能交通、无人机通信和军事通信等领域。

例如，在无线网络领域，可见光通信可以用于室内覆盖或高密度区域，以分担无线电频谱资源。

而在军事通信领域，可见光通信可以提供一种无干扰和高速率的通信方式，以满足战场上的需求。

综上所述，大气可见光通信技术是一项富有挑战性且前景广阔的研究领域。

虽然目前仍存在许多技术难题需要攻克，但是研究者们相信通过不断努力和创新，大气可见光通信将成为未来通信领域的重要技术之一。

光电子技术第二章1

驻波声光衍射的特点： 1.极值方向不变，仍同静止声场 2．对应各极值方向的光强为： Im Jm (v sin st)
各级衍射光强都将将随时间以两倍于声波的频率被调制。
声驻波对衍射光频率的影响
◆典型拉曼一奈斯声光衍射实验装置拉曼-奈斯声光衍射
(1)声光介质
对声光介质的要求是：声光品质因数尽量高，对声波的吸收足够小，在要求的通光波段范围内透过率高。
太阳辐射在大气中的减弱
此即为描述大气衰减的朗伯定律．它表明光强随传输距离的增加呈指数规律衰减。
衰减系数描述了吸收和散射两种独立物理过程对传播光辐射强度的影响．所以可表示为:
单位：
km m ka a
1．大气分子的吸收
定义：光波在大气中传播时．大气分子在光波电场的作用下产生极化，并以入射光的频率做受迫振动。所以为了克服大气分子内部阻力要消耗能量，表现为大气分子的吸收。
m
上式中与第m级衍射有关的项为：
Em E0eims t
E CqJ v sinqmks k0 sin B/ 2
m
qmks k0 sin / 2
因为函数sinc函数在χ= 0 时取极大值，因此有衍射
极大的方位角θm由下式决定：
s in m
m ks ki
例如：振荡电偶极子辐射。
+q .
+q .
q.
q.
+q q
.
+q . q.
【补充：极化】
大气窗口：通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有: 紫外、可见光和近红外波段。
大气窗口按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。

以能量观点研究可见光辐射在大气中的衰减

ＣｈｎｓａｅＪＳｉｎｅｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓ，Ｂｅｊｎ１０２ｉｉｇ００９
Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ｂｙｕｉｇｔｅｉｔｇａｅｂｅｖｔｎｃｕｉｇｔｅｓｌｒｒｄａｉｎａｄｍｅｅｒｌｇｃｌａａｔｒｔｆｕｓｎｈｎｅｒｔｄｏｓｒａｉｓｉｌｄｎｈｏａａｉｔｎｔｏｏｏｉａｒｍｅｅｓａｏｒｏｎｏｐ
ｎｓ）１（）７５—７７ｅｅ，５６：６７．
以能量观点研究可见光辐射在大气中的衰减
白建辉
中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验宰，北京１０２００９
摘
要
２００４年９月至２００６年１月，在华北地区的４站开展了太阳辐射、气象参数等的综合测量，得到Ｏ个
了可见光辐射Ｑ总辐射Ｑ等的变化特征。水汽和散射因子对ＱＱ有明显的影响，同时对Ｑ有明显ｖｖ／ｓｖ也ｓ
的作用。基于能量观点，建立了实际天气Ｑｓ时累计值（小时累）的经验模式，得到了较好的计算结果。水汽因子对于Ｑｓｗ在大气中的传输有一定的作用，应该给予足够重视。计算表明，华北地区受水汽因子衰减到达地面的ＱⅥ 以及占地面ＱⅥ 的比例分别为８７・ｓｓ．８Ｗｍ和４２，受散射因子衰减到达地面的Ｑｗ以及占地面．４ｓＱｓｗ的比例分别为１１９・。９．６。华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的Ｑｗ分别７．１Ｗｍ和５７ｓ

大气衰减曲线 lidar

大气衰减曲线lidar-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在概述部分，我们将介绍大气衰减曲线以及其在激光雷达（lidar）领域的应用。

大气衰减曲线是描述大气对激光束传输的能量损耗情况的曲线，它展示了激光束在大气中传播时遇到的各种损耗。

这些损耗包括散射、吸收、反射和折射等。

虽然激光束在传播过程中会受到这些损耗的影响，但我们可以通过大气衰减曲线来了解并补偿这些损耗。

大气衰减曲线在激光雷达技术中起着至关重要的作用。

激光雷达是一种使用激光束来测量目标和环境的距离和其他属性的技术。

通过发射激光束并接收其回波，激光雷达可以计算出目标的距离和速度等信息。

然而，由于大气条件的变化，激光束会受到一定程度的衰减影响，这可能导致测量结果的不准确性。

为了解决这个问题，研究人员利用大气衰减曲线来纠正激光雷达的测量结果。

通过事先了解大气衰减曲线的特性，可以根据激光传输路径上的大气条件来计算修正系数，从而准确地估计出目标的属性。

这使得激光雷达在各种气候条件下都能够获得准确的测量结果。

在本文中，我们将详细介绍大气衰减曲线的原理和计算方法，并探讨其在激光雷达技术中的应用。

我们将重点讨论大气衰减对激光束能量的影响以及如何通过大气衰减曲线来修正测量误差。

此外，我们还将讨论大气条件对激光雷达性能的影响，并提出一些未来的研究方向。

通过本文的阅读，读者将能够深入了解大气衰减曲线在激光雷达领域的重要性和应用价值，并能够应用相关知识进行激光雷达的数据处理和分析。

1.2 文章结构文章结构是指文章整体的布局和组织方式。

它决定了文章各个部分在整体中的位置和重要性，以及它们之间的逻辑关系。

本文的文章结构如下所示：第一部分是引言。

在引言中，我们将简要地介绍大气衰减曲线lidar 这个主题，并说明为什么它的研究很重要。

同时，我们还将概述整篇文章的结构，在此之后，我们会介绍文章的目的。

第二部分是正文。

正文部分是整篇文章最主要的部分，用来详细阐述相关内容。

电磁波大气衰减曲线

电磁波大气衰减曲线
电磁波在大气中传播时会遭受衰减，衰减的程度取决于电磁波的频率。

下面是常见的电磁波在大气中衰减的曲线:
1. 无线电波衰减曲线：在无线电波频率范围内，衰减主要是由于大气中的吸收和散射引起的。

随着频率增加，衰减也会增加。

在较低的频率下，衰减较小，而在高频率下，衰减较大。

2. 微波衰减曲线：微波波段的衰减主要是由水分子引起的，特别是在谱线处的"微波窗口"附近衰减最小。

在谱线附近的频率
范围内，微波衰减相对较低。

在其他频率范围内，衰减会逐渐增加。

3. 可见光衰减曲线：可见光波段的衰减主要是由于大气中的散射引起的。

散射会将部分光束折射、散射或反射，导致能量损失和衰减。

在可见光波段内，蓝光的衰减比红光要大，因此在大气中，蓝天比较明亮，红天比较暗。

总的来说，不同频率的电磁波在大气中的衰减情况有所不同。

频率越高，衰减越大，而频率越低，衰减越小。

这些衰减曲线对于电磁波的传播和无线通信系统设计具有重要的指导意义。

大气辐射传输模型研究

大气辐射传输模型研究大气辐射传输模型研究是一项重要的气象科学研究领域，它对于理解地球上的能量变化、气候变化以及对环境影响的评估具有重要意义。

辐射传输模型是描述大气辐射过程的数学模型，通过模拟地球表面和大气层之间的辐射传输，可以揭示辐射的分布和变化规律。

在大气辐射传输模型研究中，我们通常需要考虑不同波长范围内的辐射。

太阳辐射是一种主要的辐射源，它是地球上大气和表面能量平衡的重要因素。

太阳辐射可以分为可见光、红外线和紫外线等不同波段。

可见光是人眼可见的光线，它是主要的能量来源之一，对地面生物、气候和环境变化有重要影响。

红外线是太阳辐射的一部分，它的能量更低，可以直接被地球表面吸收，从而引起大气和地面的加热。

大气辐射传输模型研究的核心是解决辐射传输方程。

辐射传输方程描述了辐射在大气中的衰减、散射和吸收等过程。

辐射传输方程是一个复杂的微分方程，需要考虑大气的各种光学特性、气溶胶的影响以及各种辐射过程的相互作用。

传统的辐射传输模型主要基于统计物理学理论和经验公式，以简化解决方案为核心，如Lambert-Beer定律和理论散射。

然而，近年来，随着计算机技术的发展和观测数据的不断积累，基于计算力和数据驱动的辐射传输模型也得到了广泛关注。

这种新型模型可以通过观测数据进行参数化，利用机器学习等方法来快速计算和预测大气辐射传输。

这些模型可以更准确地描述复杂的大气环境和辐射过程，提高气象预报和气候模拟的精度。

除了传统的大气辐射传输模型研究，近年来还涌现了一些新的研究方向。

例如，基于云和气溶胶等大气成分的辐射传输模型研究，可以揭示云和气溶胶对辐射传输的重要影响。

云和气溶胶对辐射的散射和吸收作用，不仅影响着大气和地面的能量平衡，还与气候变化、大气污染和生物圈等之间存在复杂的相互作用。

此外，大气辐射传输模型研究在太阳辐射利用和空间遥感领域也有广泛应用。

太阳能利用是一种重要的清洁能源，通过建立准确的辐射传输模型，可以预测太阳辐射的分布和变化，为太阳能发电和太阳能热利用等方面提供技术支持。

大气校正模型简述

大气校正模型简述大气辐射校正模型简介1、acorn模型它是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，其工作的波长范围是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。

Acorn所提供的最高级的大气校正形式是基于辐射传输理论的，大气校正的方法是基于chandrasekhar（1960，dover）公式，描述了太阳辐射源、大气、和地表对辐射的贡献关系。

Caorn提供了一系列大气校正策略，包括经验法和基于辐射传输理论的方法，既可以对高光谱数据进行大气校正，也可以对多光谱图像数据进行大气校正，校正模式如下：1）模式1：对定标后的高光谱数据进行辐射传输大气校正，输出项为地表表观反射率。

2）模式1.5：对定标后的高光谱数据利用水气和液体水光谱你和技术进行辐射传输大气校正。

3）模式2：对高光谱大气校正结果进行独立的光谱增强。

4）模式3：利用经验线性法对高光谱数据进行大气校正5）模式4：对高光谱数据进行卷积处理得到多光谱数据6）模式5：对定标的多光谱数据进行辐射传输大气校正7）模式6：对多光谱的大气校正结果进行独立的光谱增强2、lowtran模型LOWTRAN是一种低分辨率（分辨率≥20cm-1）大气辐射传输模式。

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。

电磁波在传播中的大气气体吸收衰减薛成斌

电磁波在传播中的大气气体吸收衰减薛成斌发布时间：2023-06-24T01:52:34.717Z 来源：《中国科技信息》2023年7期作者：薛成斌[导读] 电磁波在传播过程中会受到大气气体吸收衰减的影响，这是由于大气分子中的自由电子和极化效应导致的。

大气气体的吸收率与电磁波的频率相关，高频电磁波比低频电磁波更易被大气气体吸收。

在可见光范围内，大气气体主要吸收紫外线和红外线，而对于无线电信号等高频电磁波来说，水汽、氧气和二氧化碳是吸收的主要因素。

其中，水汽对微波信号的吸收最强，尤其是在雨天或雾天时，会严重影响无线电信号的传输距离和质量。

而在较高频率的毫米波段，氧气和二氧化碳则是主要的吸收因素。

这也是为什么毫米波通信需要更密集的基站布设以保证信号的稳定性和可靠性。

针对大气气体吸收衰减的影响，在实际的通信应用中可以采取一些措施，例如选择合适的频段、增加信号功率、优化天线设计等。

同时，也可以通过使用通信卫星等技术来规避大气气体吸收衰减对信号传输的影响。

中国电子科技集团公司第二十二研究所重庆 404100摘要：电磁波在传播过程中会受到大气气体吸收衰减的影响，这是由于大气分子中的自由电子和极化效应导致的。

大气气体的吸收率与电磁波的频率相关，高频电磁波比低频电磁波更易被大气气体吸收。

在可见光范围内，大气气体主要吸收紫外线和红外线，而对于无线电信号等高频电磁波来说，水汽、氧气和二氧化碳是吸收的主要因素。

其中，水汽对微波信号的吸收最强，尤其是在雨天或雾天时，会严重影响无线电信号的传输距离和质量。

而在较高频率的毫米波段，氧气和二氧化碳则是主要的吸收因素。

这也是为什么毫米波通信需要更密集的基站布设以保证信号的稳定性和可靠性。

针对大气气体吸收衰减的影响，在实际的通信应用中可以采取一些措施，例如选择合适的频段、增加信号功率、优化天线设计等。

同时，也可以通过使用通信卫星等技术来规避大气气体吸收衰减对信号传输的影响。

关键词：电磁波；传播；大气；气体一、引言电磁波是一种具有波动性质和电磁性质的物理现象，其在自由空间中传播时会受到各种因素的影响。

入射光衰减模型：描述了光从场景点到

厂入射光衰减模型：描述了光从场景点到观测点之间的削弱衰减过程。

大气散射模型丿大气光成像模型：描述了周围环境中的各种光由于大气粒子的散射作用，对观测点所接收到的光强的影响。

表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。

原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中，遇到悬浮于大气中粒径较大的气溶胶粒子，与之发生交互作用，从而使光能的亮度、颜色等特性发生改变。

散射、吸收和福射收其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素，而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。

瑞利散射(Rayleigh)(分子散射)：粒子尺度远小于入射波长的散射现象。

散射Y米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。

瑞利散射：使天空呈现蓝色，纯净的水面由于反射天空的光线，也呈现蓝色。

散射体中往往包含很多散射粒子，因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。

根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射，可以将散射分为单散射现象和多散射现象。

雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失，使得到达观测点的光强降低，并随着传播距离的增大而呈指数衰减；另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光，以使大气表现出光源的特性，且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。

以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。

入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。

大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用，因此会有部分光沿着观测路线射向观测点，这部分光照可以看作是由大气产生的光源，称为大气光。

大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。

就探d图袅减樓型利环境光模型锚述的光散辭现象。