卫星海洋水色遥感的辐射模式研究PPT教学课件
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• 太阳光通过大气的瑞利散射和气溶百度文库散射，其中一部分返回到卫星水 色扫描仪，一部分朝前直射和漫散射到大海面。
• 到达海面的直射光，其中一部分由于镜面反射到达卫星水色扫描仪， 另一部分经过水面折射穿过水面，到达次表面。又受到水色因子的散 射，后向散射部分经过水面折射离开水面，到达卫星水色扫描仪。进 入次表面的另一部分，继续向下到达水底反射回扫描仪。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研9 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
上式中，
R (k a )/k ( a )
• k,a分别为次表面水体总的散射系数和吸收系数；可以把它们分为4种 不同水体成分的贡献，即纯水、叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质：
aawC cacC sasC gag KK wC cK cC sK sC gK g
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研4 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
• 到达卫星水色扫描仪的辐射量：
L t ( ) L r ( ) L a ( ) L s ( ) r L w ( ) L b ( )
Lr(λ) -La(λ) -Lsr(λ) -Lw(λ) -Lb(λ) --
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研1 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 提纲
• 概述 • 卫星水色遥感机理 • 辐射传递模式 • 总结
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研2 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 概述
L x F sx xP x/4 (co v)s
• 其中Fs为太阳的照度，τx为瑞利或气溶胶的光学厚度；θv为扫描仪的 高度角；ωx为依次散射比；Px为瑞利散射（或气溶胶）朝着扫描仪方 向的散射因子。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研7 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 卫星海洋水色遥感主要用于海洋水色因子叶绿素、悬浮泥沙和黄色物 质的定量探测
• 水色遥感器接收到的光谱信号主要来自于大气散射、海面漫反射和海 面的水体辐射。对于光谱信号进行大气修正之后就可以得到水体辐射 信号
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研3 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
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• 2、离水辐射率模式 离水辐射包括两个部分：一半部太阳光经折射穿过水面，在水次表面 向下传输受到水色因子的散射，其中后向散射部分经折射离开水面的 出射；另一部分在日光的激励下，海水中的叶绿素发出一种荧光而离 开水面的出射。
• 离开水面的总的离水辐射率为：
LwLwsLwf
• 其中Lws为可见光离水辐射率，Lwf为荧光离水辐射率
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研8 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 经过水面折射返回扫描仪的辐射为：
L w [ s E w • R d • T u (v ) • t u (v )/Q ]
• 其中Ewd为太阳经过水面折射到水次表面向下传输的照度；R为可见光 向上反照率；Q为直射光照度向漫散射辐射率的转换因子；Tu(θv)是水 次表面向大气传输的透过率；tu(θv)为大气向上总透过率。
• aw和Kw为纯水时的散射系数和吸收系数，ac，gc为单位浓度下叶绿 素（悬浮泥沙或黄色物质）的散射系数和吸收系数；Cc为水体中叶绿 素（悬浮泥沙或黄色物质）的浓度。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式1研0 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 荧光辐射率为：
L w fF u ()• T u (v )• tu (v )/Q
• Fu(λ)为到达水面荧光照度；Tu(θv)为水气透过率；tu(θv)大气向上总透 过率。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式1研1 究》
PPT教学课件
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2020/12/10
来自大气瑞利散射 来自大气的气溶胶散射 来自海面的太阳反射 离水辐射 来自水体底部的反射
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研5 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
• 通常，可见光不可能到达海洋底部，所以最后一项Lb(λ)可以忽略。 • 因此只需要求得Lr(λ)、La(λ)、Lsr(λ)、Lw(λ)就可以通过模拟计算得到
水色扫描仪的总辐射量Lt(λ)。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研6 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 1、大气程辐射和太阳耀光模式： • 大气程辐射包括大气的瑞利散射和气溶胶散射两部分。无论是瑞利或
气溶胶的贡献, 不仅要考虑一次散射返回到扫描仪的辐射部分, 同时还 要考虑一次散射光经海面漫反射到达扫描仪的部分。其计算公式如下：
• 到达海面的直射光，其中一部分由于镜面反射到达卫星水色扫描仪， 另一部分经过水面折射穿过水面，到达次表面。又受到水色因子的散 射，后向散射部分经过水面折射离开水面，到达卫星水色扫描仪。进 入次表面的另一部分，继续向下到达水底反射回扫描仪。
2020/12/10
ref：《卫星海洋水色遥感的辐射模式研9 究》
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
上式中，
R (k a )/k ( a )
• k,a分别为次表面水体总的散射系数和吸收系数；可以把它们分为4种 不同水体成分的贡献，即纯水、叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质：
aawC cacC sasC gag KK wC cK cC sK sC gK g
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
• 到达卫星水色扫描仪的辐射量：
L t ( ) L r ( ) L a ( ) L s ( ) r L w ( ) L b ( )
Lr(λ) -La(λ) -Lsr(λ) -Lw(λ) -Lb(λ) --
卫星海洋水色遥感的辐射模式研究
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 提纲
• 概述 • 卫星水色遥感机理 • 辐射传递模式 • 总结
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 概述
L x F sx xP x/4 (co v)s
• 其中Fs为太阳的照度，τx为瑞利或气溶胶的光学厚度；θv为扫描仪的 高度角；ωx为依次散射比；Px为瑞利散射（或气溶胶）朝着扫描仪方 向的散射因子。
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 卫星海洋水色遥感主要用于海洋水色因子叶绿素、悬浮泥沙和黄色物 质的定量探测
• 水色遥感器接收到的光谱信号主要来自于大气散射、海面漫反射和海 面的水体辐射。对于光谱信号进行大气修正之后就可以得到水体辐射 信号
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
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• 2、离水辐射率模式 离水辐射包括两个部分：一半部太阳光经折射穿过水面，在水次表面 向下传输受到水色因子的散射，其中后向散射部分经折射离开水面的 出射；另一部分在日光的激励下，海水中的叶绿素发出一种荧光而离 开水面的出射。
• 离开水面的总的离水辐射率为：
LwLwsLwf
• 其中Lws为可见光离水辐射率，Lwf为荧光离水辐射率
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 经过水面折射返回扫描仪的辐射为：
L w [ s E w • R d • T u (v ) • t u (v )/Q ]
• 其中Ewd为太阳经过水面折射到水次表面向下传输的照度；R为可见光 向上反照率；Q为直射光照度向漫散射辐射率的转换因子；Tu(θv)是水 次表面向大气传输的透过率；tu(θv)为大气向上总透过率。
• aw和Kw为纯水时的散射系数和吸收系数，ac，gc为单位浓度下叶绿 素（悬浮泥沙或黄色物质）的散射系数和吸收系数；Cc为水体中叶绿 素（悬浮泥沙或黄色物质）的浓度。
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 荧光辐射率为：
L w fF u ()• T u (v )• tu (v )/Q
• Fu(λ)为到达水面荧光照度；Tu(θv)为水气透过率；tu(θv)大气向上总透 过率。
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来自大气瑞利散射 来自大气的气溶胶散射 来自海面的太阳反射 离水辐射 来自水体底部的反射
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 水色遥感机理
• 通常，可见光不可能到达海洋底部，所以最后一项Lb(λ)可以忽略。 • 因此只需要求得Lr(λ)、La(λ)、Lsr(λ)、Lw(λ)就可以通过模拟计算得到
水色扫描仪的总辐射量Lt(λ)。
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卫星海洋水色遥感的辐射模式研究 -- 辐射传递模式
• 1、大气程辐射和太阳耀光模式： • 大气程辐射包括大气的瑞利散射和气溶胶散射两部分。无论是瑞利或
气溶胶的贡献, 不仅要考虑一次散射返回到扫描仪的辐射部分, 同时还 要考虑一次散射光经海面漫反射到达扫描仪的部分。其计算公式如下：