大气辐射传输模型6S简介

合集下载

大气辐射传输模型

[转载]大气辐射传输模型已有 968 次阅读2010-11-6 14:31|个人分类:未分类|系统分类:科普集锦|关键词:辐射传输转自/s/blog_4b700c4c0100jgl7.html相对辐射校正和绝对辐射校正基于物理模型的绝对辐射校是利用一系列参数(例如，卫星过境时的地物反射率，大气的能见度，太阳天顶角和卫星传感器的标定参数等)将遥感图像进行校正的方法。

仪器引起的误差畸变一般在数据生产过程中由生产单位根据传感器参数进行了校正。

对于用户来所，绝对辐射校正的方法主要是辐射传输模型法，该方法校正精度较高，它是利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气校正的方法。

由于有不同的不同的假设条件和适用的范围，因此产生很多可选择的大气较正模型，例如 6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ATCOR模型等。

基于统计模型的相对辐射校正,主要包括不变目标法、黑暗像元法与直方图匹配法等等。

不变目标法假定图像上存在具有较稳定反射辐射特性的像元，并且可确定这些像元的地理意义，那么就称这些像元为不变目标，这些不变目标在不同时相的遥感图像上的反射率将存在一种线性关系。

当确定了不变目标以及它们在不同时相遥感图像中反射率的这种线性关系，就可以对遥感图像进行大气校正。

黑暗像元法的基本原理就是在假定待校正的遥感图像上存在黑暗像元区域、地表朗伯面反射、大气性质均一，忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下，反射率很小的黑暗像元由于大气的影响，而使得这些像元的反射率相对增加，可以认为这部分增加的反射率是由于大气程辐射的影响产生的。

利用黑暗像元值计算出程辐射，并代入适当的大气校正模型，获得相应的参数后，通过计算就得到了地物真实的反射率。

直方图匹配法是指如果确定某个没有受到大气影响的区域和受到大气影响的区域的反射率是相同的，并且可以确定出不受影响的区域，就可以利用它的直方图对受影响地区的直方图进行匹配处理。

基于6S模型的TM遥感影像大气校正

毕业论文题目：基于6S模型的TM遥感影像大气校正研究--以张掖地区为例学院：地理与环境科学学院专业：地理信息系统毕业年限：2011年学生姓名：秦麟学号：200775000126指导教师：李净基于6S模型的TM遥感影像大气校正研究--以张掖地区为例秦麟摘要：受大气吸收与散射的影响，电磁波在大气--目标物--遥感器途径传输过程中发生失真，造成目标地物反射辐射能量到达遥感器时被衰减。

给计算地表反照率、反射率和地表温度等关键参数带来较大的误差。

本文以张掖地区Landsat TM热红外波的遥感图像数据为例，通过利用6S大气辐射传输模型进行大气校正，并在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下，反演该地区的地表反照率。

关键词：6S模型；大气校正；地表反照率6S Model Based Atmospheric Correction of Remote SensingImage in zhangyeQIN LinAbstract : Due to the distortions and noises caused by the presence of the atmosphere on the Sun-target-Sensor path, the space-based and airborne remote sensing information in the solar spectral range do not directly characterize the surface objects. It becomes serious impediments for the quantitative analysis and measurement of resources and environment. This paper discussed the atmospheric correction with 6S model (Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum), reversing surface albedos under the linear relationship between narrow band albedos and broadband albedos in the remote sensing image in zhangye city.Key words: 6S model; atmospheric correction; surface albedo.1 引言地表反照率是指地表反射太阳辐射与入射太阳辐射之比，是地--气间辐射能量收支的重要参数之一。

大气校正6S模型简介

*可以输入波长为550nm处的光学厚度和气象能见
度（KM）
0.25-4um是6S模型处理的合法波长。提供
。自定义和标准预定义两种光谱选择
地表反射率模型，包括均一地表和非均一地表。前者又分为两种：无方向型和方向型地表，前者代表的是均一的朗伯反射体，分别是绿色植被均值、洁净水均值、沙地均值和湖水均值，同时还可输入自己的地表反射率。后者考虑了地表和大气的二向反射特性。
6S给出几种可供选择的大气模式:对流层模型、中纬度夏季、中纬度冬季、近极地夏季、近极地冬季、US62标准大气模型，也可自定义大气模式。
气溶胶模式包括定义气溶胶类型和浓度两部分。
*在6S中定义了7种缺省的气溶胶模式(大陆型、
海洋型、城市型、沙土型、生物气溶胶和平流层型)，还可根据实际测量来定义。
射SOS (successive orders of scaБайду номын сангаасtering)算法来计算散射和吸收,提高了瑞利和气溶胶散射作用的计算精
度。光谱波长提高到了2.5nm。改进了模型的参数输
入,使其更接近实际。该模型对主要大气效应:
H2O ,O3 ,O2 ,CO2 ,CH4 ,N2O 等气体的吸收,大气分子和气溶胶的散射都进行了考虑。它不仅可以模拟地表非均一性,还可以模拟地表双向反射特性。
这四部分反射辐射的总和可以反演非朗伯体地表的反射率。
五、6S主要算法
六、6S算法流程
❖ 1、几何参数 ❖ 2、大气模式 ❖ 3、气溶胶模式 ❖ 4、光谱条件 ❖ 5、地面反射率 ❖ 6、目标和传感器的高程参数
利用输入的参数来确定相对于一个指定的地面点时，太阳、地面目标和传感器之间的空间几何关系。如太阳天顶角、卫星天顶角、太阳方位角、卫星方位角，观测时间等。

基于6s的Sentinel影像大气校正研究

基于6s的Sentinel影像大气校正研究摘要：Sentinel影像的高分辨率和海量数据为应用提供了广阔的空间。

然而，由于大气散射和吸收对遥感图像质量的影响，遥感图像在实际应用中经常受到大气干扰。

基于此，该文提出了一种基于Python的Sentinel影像大气校正方法。

首先，采用6S模型对大气参数进行反演，然后对影像进行辐射校正。

校正后影像光谱曲线与地面实测光谱曲线的变化趋势一致,具有较高的拟合度。

模型大气校正的结果具有较强的相关性和较高的精度。

实验结果表明，该方法能够有效地降低Sentinel影像的大气干扰，提高遥感图像的质量和信度。

关键词：Sentinel影像，大气校正，6S模型，Python1.引言Sentinel影像的高分辨率、广覆盖范围和丰富的信息量使其成为遥感领域的研究热点[1]。

然而，由于大气散射和吸收对遥感图像质量的影响，Sentinel影像在实际应用中经常受到大气干扰。

因此，在Sentinel影像的处理过程中，如何减少大气干扰，提高图像的质量和信度成为了一个重要的问题和挑战。

遥感影像大气校正是一种重要的遥感数据处理方法[2]，主要用于去除由大气介质对遥感图像所产生的影响。

这些影响包括大气散射、吸收和反射等，会导致遥感影像中的亮度和色彩变化，从而对遥感数据的定量分析和应用造成不利影响。

因此，通过大气校正，可以使遥感数据更加准确，从而提高数据的应用价值。

目前，常见的遥感影像大气校正方法主要包括：6S模型法、DOS模型法、MODIS气溶胶算法和FLAASH方法等[3]。

其中，6S模型法是最为广泛应用的一种方法[5]，主要基于一个称为“6S（Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum）”的大气辐射传输模型，并结合遥感数据进行模拟计算和校正。

此外，也有基于深度学习和卷积神经网络等技术的遥感影像大气校正方法[4]。

6S和MODTRAN

6S （Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum）大气校正模型是Eric F. Vermote et al.（1997）在5S模型的基础上发展起来的。

6S模型可以很好地模拟太阳光在太阳－地面目标－传感器的传输过程中所受到的大气影响。

相对于5S模型，6S模型考虑了地面目标的海拔高度、非朗伯平面的情况和新的吸收气体种类（CH4，N2O，CO）。

通过采用the art approximation近似算法和SOS运算法则，提高了瑞利和气溶胶散射作用的计算精度。

光谱步长提高到了2.5nm。

6S模型建立在辐射传输理论基础之上,模型应用范围广，不受研究区特点及目标类型等的影响。

MODTARN（Moderate Resolution Transmission）这是由美国空军地球物理实验（AFGL）开发的计算大气透过率及辐射的软件包。

MODTRAN从LOWTRAN发展而来，它提高LOWTRAN的光谱分辨率。

MODTRAN的基本算法包括透过率计算，多次散射处理和几何路径计算等。

需要输入的参数有四类：计算模式，大气参数，气溶胶参数和云模式。

MODTRAN有四种计算模式：透过率，热辐射，包括太阳或月亮的单次散射的辐射率，直射太阳辐照度计算。

用MODTRAN进行大气纠正的一般步骤是：首先输入反射率，运行MODTRAN得到大气层顶（TOA）光谱辐射，解得相关参数；然后利用这些参数带入公式进行大气纠正。

6S描述了大气如何影响辐射在太阳－地表－遥感器之间的传输。

需要输入的参数有：几何参数（遥感器类型、成像年月日和经纬度；大气中的水和臭氧浓度；气溶胶浓度；辐射条件、观测波段和海拔高度；地表覆盖类型和反射率。

6S预先设置了50多种波段模型，包括MODIS，AVHRR，TM等常见传感器的可见光近红外波段。

6S和MODTRAN比较：MODTRAN解决的是正问题，给出反射率，MODTRAN能计算出大气层顶辐射；6S解决的是反问题，给出大气层顶辐射，计算地表的反射率。

大气辐射校正-6S-实习【课件】共26页文档

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
0代表均匀 1代表不均匀
10 输入RAPP 的空气校正参数
11 打开sixs.out文件，找到经校正之后的系数，计算大气校正的表达式
*************************************************
*
atmospheric correction result
亮度单位*： w/m2srm
10
m/w cm 2srm
注意三点：
增益（Gains）和偏置（Offset）取值
➢头文件 ➢USGS网站上定期公布数据
增益（Gains）和偏置（Offபைடு நூலகம்et）量纲和含义
m/w cm 2sr
➢毫瓦/（平方厘米*球面度）
➢毫瓦/ （平方厘米*球面度*微m 米/）w cm 2srm
* coefficients xa xb
xc
: .00450 .02945 .08062
* y=xa*(measured radiance)-xb; acr=y/(1.+xc*y)
*************************************************
y=0.00450*b1-0.02945
*
-----------------------------
* input apparent reflectance
: .309
* measured radiance [w/m2/sr/mic] : 90.000

大气6S辐射模型

té des Sciences et Technologies de Lille（里尔科技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。
4 (湖水)
100 (执行大气校正，大气层顶辐亮度)
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
Geometrical conditions 几何条件
igeom [0-7]:
0 (用户自定义几何条件）
asol,phi,avis,phiv,month,day:
rapp:
-0.2 (表观反射率)
Output filename: 输出的文件名
d:\dh6s\example.dat (输出文件名)
* direct solar irr. atm. diffuse irr. environment irr *
* 522.913 353.436 11.241 *
* rad at satel. level (w/m2/sr/mic) *
（1）几何参数
6S两种输入方法⑴ 太阳和卫星的天顶角和方位角以及观测时间(月,日)。⑵ 卫星的接收时间(月,日,年)、像素点数、升交点时间，由程序计算太阳和卫星的天顶角和方位角。特别注意的是这里的时间采用世界时且要精确到1/6秒。

遥感卫星数据6S大气校正输入参数

遥感卫星数据6S大气校正输入参数
6s大气校正模型的输入参数主要包括：
几何参数（遥感器类型、成像时间、经纬度）；大气中水和臭氧浓度；气溶胶浓度；辐射条件、观测波段和海拔类型和反射率。

具体参数解释如下：
1.IGEOM：（几何条件）
程序预定有几个常用传感器类型，如果不是，需要选择0来自定义传感器类型。

2.IDATM
输入气候类型
3.IAER
输入气溶胶类型
4.V（visibility)
输入能见度，输入为550nm处的气溶胶光学厚度，或者是气象能见度。

5.XPS（目标海拔高度）
利用GPS测得
6.XPP（传感器海拔高度）
-1000表示卫星传感器
7.IWA VE（波谱响应函数）
根据不同传感器，有相应的选项，如果没有，则需要手动输入（前面-2、-1、0、1）就是手动输入的选项。

8.INHOMO
输入地表异质性参数（0表示非异质，1表示异质性地表）
选择0即同质性地表时，IDIREC表示是否发生了方向性反射，0表示无方向性反射，接下来IGROUN表示地表示反射率是一个常数，不随波长变化）
9.IRAPP
输入值为-1到0时，表示要订正的图像DN值为定标过后的表观反射率值，大于0时，表示DN值为辐射亮度值此处的值只是一个开关标量，其大小只代表程序的工作模式，而不代表其他实际物理意义。

6S辐射模型使用说明

6S模式使用说明一、输入参数和说明1.1几何参数（geometrical parameters）参数限制：无参数名称：igeom取值范围：0-7igeom=0：用户自己选择观测几何参数所需参数有：太阳天顶角（度）太阳方位角（度）卫星天顶角（度）卫星方位角（度）月（1-12）日（1-31）igeom=1-7分别代表以下卫星的观测：igeom=1：Meteosat卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为5000X2500像素）igeom=2：GOES（东）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=3：GOES（西）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=4：AVHRR，下午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=5：AVHRR，上午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=6：HRV(SPOT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度igeom=7：TM(LANDSAT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度注：对HRV和TM，经纬度代表图象中心位置1.2 大气模式（atmospheric model）参数限制：无参数名称：idatm取值范围：0-9idatm =0：无气体吸收idatm =1：热带大气idatm =2：中纬度夏大气idatm =3：中纬度冬季idatm =4：亚北极区夏季idatm =5：亚北极区冬季idatm =6：美国标准大气（62年）idatm =7：用户定义大气廓线（34层无线电探空数据）包括：高度（km ）气压( mb ) 温度( k ) 水汽密度( g/m3) 臭氧密度(g/m3) idatm =8：输入水汽和臭氧总含量水汽( g/cm2 ) 臭氧(cm-atm)idatm =9：读入无线电探空数据文件1.3 气溶胶类型参数参数限制：无参数名称：iaer取值范围：0-12iaer=0: 无气溶胶iaer=1: 大陆型气溶胶iaer=2: 海洋型气溶胶iaer=3: 城市气溶胶iaer=5: 沙漠型气溶胶iaer=6: 生物质燃烧型iaer=7: 平流层模式iaer=4: 用户自己输入以下四种粒子所占体积百分比（0-1）c(1) ：灰尘c(2) ：水溶型c(3) ：海洋型c(4) ：烟灰iaer=8-10：用户自己按照尺度分布类型定义气溶胶模型iaer=8：多峰对数正态分布iaer=9：改进的gamma分布iaer=10：Junge幂指数律分布iaer=11：按太阳光度计测量结果定义气溶胶模型需要输入参数有：粒子半径（µm）粒径分布（d V / d (logr)，cm3/cm2/micron）和复折射指数的实部和虚部谱iaer=12：利用事先计算的结果给出文件名1.4 气溶胶含量参数（concentration）参数限制：能见度必须大于5公里参数名称：v取值范围：v=能见度（公里）v=0：输入550纳米气溶胶光学厚度taer55=550纳米气溶胶光学厚度v=-1：没有气溶胶1.5 目标高度参数（altitude of target）参数限制：无参数名称：xps取值范围：xps >=0：目标在海平面高度xps < 0：绝对值代表目标高度（公里）1.6 传感器高度参数（sensor altitude）参数限制：无参数名称：xpp取值范围：xpp= -1000：卫星观测xpp= 0：地面观测-100< xpp <0：飞机观测，绝对值代表飞机相对于目标的高度（公里）对于飞机观测，必须输入飞机和地面之间的水汽，臭氧含量和550纳米气溶胶光学厚度，如无数据则输入负值，水汽和臭氧根据62年美国标准大气内差，气溶胶则根据2公里指数廓线计算1.7 光谱参数（spectral conditions）参数限制：虽然在整个波段计算气体透射率和散射函数，但处理强吸收波段吸收与散射的相互作用不精确，因此不适合强吸收带参数名称：iwave取值范围：-2 – 70iwave=-2 – +1，用户自己定义光谱条件iwave=-2：用户输入光谱范围的下限和上限（微米），滤光片函数为1，输出文件中给出单色结果。

6S模型简介

−φv )
+
1−
T (θs ) < ρe >
S
[ρt e−τ / µv
+
<
ρe
>
td
(θv )]
（3）
< ρe > 用以下公式计算
∫ ∫ <
ρe
>=
1 td (θv )
+∞ +∞ −∞ −∞
ρ '(x,
y)e(s,
y,θv )dxdy
（4）
ρ ' (x, y) 为目标物周围某个点 M '(x, y) 反射率； e(s, y,θv ) 是单位 M ' (x, y) 均一面对 td (θv ) 上行交叉辐射透射率的贡献。
2 辐射传输机理
假设没有大气，太阳短波辐射直接照射到目标物，一部分被目标物吸收其余直接反射到传感器，但实际情况并非如此。电磁波在大气中的传输和传感器在测量过程中，由于地物光照条件（如太阳高度角及地形变化等）以及大气作用等的影响，遥感传感器的测量值与地物实际的光谱辐射发生失真。
只有很小部分（在 0.85 µm 波段 80%，在 0.45 µm 波段
−φv )
=
ρa (θs ,θv ,φs
− φv
)
+
ρtu 1− ρtu S
T
(θ s
)T (θv
)
式中
ρTOA (θs ,θv ,φs − φv ) 是传感器所接受的大气顶部辐射
ρa (θs ,θv ,φs − φv ) 瑞利散射和气溶胶散射引起的程辐射
S 大气球面反射率,如 E3 (τ ) ， E4 (τ ) 分别代表τ 的指数积分

6S辐射模型使用说明

6S模式使用说明一、输入参数和说明1.1几何参数（geometrical parameters）参数限制：无参数名称：igeom取值范围：0-7igeom=0：用户自己选择观测几何参数所需参数有：太阳天顶角（度）太阳方位角（度）卫星天顶角（度）卫星方位角（度）月（1-12）日（1-31）igeom=1-7分别代表以下卫星的观测：igeom=1：Meteosat卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为5000X2500像素）igeom=2：GOES（东）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=3：GOES（西）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=4：AVHRR，下午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=5：AVHRR，上午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=6：HRV(SPOT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度igeom=7：TM(LANDSAT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度注：对HRV和TM，经纬度代表图象中心位置1.2 大气模式（atmospheric model）参数限制：无参数名称：idatm取值范围：0-9idatm =0：无气体吸收idatm =1：热带大气idatm =2：中纬度夏大气idatm =3：中纬度冬季idatm =4：亚北极区夏季idatm =5：亚北极区冬季idatm =6：美国标准大气（62年）idatm =7：用户定义大气廓线（34层无线电探空数据）包括：高度（km ）气压( mb ) 温度( k ) 水汽密度( g/m3) 臭氧密度(g/m3)idatm =8：输入水汽和臭氧总含量水汽( g/cm2 ) 臭氧(cm-atm)idatm =9：读入无线电探空数据文件1.3 气溶胶类型参数参数限制：无参数名称：iaer取值范围：0-12iaer=0: 无气溶胶iaer=1: 大陆型气溶胶iaer=2: 海洋型气溶胶iaer=3: 城市气溶胶iaer=5: 沙漠型气溶胶iaer=6: 生物质燃烧型iaer=7: 平流层模式iaer=4: 用户自己输入以下四种粒子所占体积百分比（0-1）c(1) ：灰尘c(2) ：水溶型c(3) ：海洋型c(4) ：烟灰iaer=8-10：用户自己按照尺度分布类型定义气溶胶模型iaer=8：多峰对数正态分布iaer=9：改进的gamma分布iaer=10：Junge幂指数律分布iaer=11：按太阳光度计测量结果定义气溶胶模型需要输入参数有：粒子半径（µm）粒径分布（d V / d (logr)，cm3/cm2/micron）和复折射指数的实部和虚部谱iaer=12：利用事先计算的结果给出文件名1.4 气溶胶含量参数（concentration）参数限制：能见度必须大于5公里参数名称：v取值范围：v=能见度（公里）v=0：输入550纳米气溶胶光学厚度taer55=550纳米气溶胶光学厚度v=-1：没有气溶胶1.5 目标高度参数（altitude of target）参数限制：无参数名称：xps取值范围：xps >=0：目标在海平面高度xps < 0：绝对值代表目标高度（公里）1.6 传感器高度参数（sensor altitude）参数限制：无参数名称：xpp取值范围：xpp= -1000：卫星观测xpp= 0：地面观测-100< xpp <0：飞机观测，绝对值代表飞机相对于目标的高度（公里）对于飞机观测，必须输入飞机和地面之间的水汽，臭氧含量和550纳米气溶胶光学厚度，如无数据则输入负值，水汽和臭氧根据62年美国标准大气内差，气溶胶则根据2公里指数廓线计算1.7 光谱参数（spectral conditions）参数限制：虽然在整个波段计算气体透射率和散射函数，但处理强吸收波段吸收与散射的相互作用不精确，因此不适合强吸收带参数名称：iwave取值范围：-2 – 70iwave=-2 – +1，用户自己定义光谱条件iwave=-2：用户输入光谱范围的下限和上限（微米），滤光片函数为1，输出文件中给出单色结果。

大气校正的文献综述

大气校正的文献综述1大气校正的原因卫星遥感在成像过程中，即太阳辐射到达地表在反射到传感器，由于大气中气体分子的吸收和散射影响，遥感器接收的信息包括地表信息与大气分子信息，使得遥感影像的测量值与实际地物光谱反射信息不同，同种地物由于在不同景影像上表现出不同的光谱信息，增加了遥感信息提取的难度，降低了地表参数定量反演的精度，从而对于实际遥感应用工作产生不可忽视的影响。

大气辐射校正实际上就是去掉大气干扰信息，获得地表真实光谱信息的过程。

2.大气校正的分类到目前为止，遥感图像的大气校正方法很多。

这些校正方法按照校正后的结果可以分为两种：（1）绝对大气校正：将传感器接收到的像元亮度值转换为地表真实反射率的过程（2）相对大气校正：将不同幅遥感影像上的所有像元辐射亮度值变换到同一种大气条件下，使得不同幅遥感影像数据具有可比性。

其结果不考虑地物的实际反射率。

按照校正的过程来分也可分为两种：（1）直接大气校正方法：是指根据大气状况对遥感图像测量值进行调整,以消除大气影响, 进行大气较正。

大气状况可以是标准的模式大气或地面实测资料,也可以是由图像本身进行反演的结果。

（2）间接大气校正方法：对一些遥感常用函数,如NDVI进行重新定义,形成新的函数形式,以减少对大气的依赖。

这种方法不必知道大气各种参数3.大气校正的方法绝对辐射校正模型：（1）6S大气辐射传输模型：是法国大气光学实验室和美国马里兰大学地理系用FORTRAN 语言在5S模型的基础上进行改进完善之后的模型。

该模型模拟了太阳到地表再到传感器整个大气辐射传输过程中的大气对辐射传播的影响，是目前发展比较完善的大气校正模型之一。

模型采用最新近似算法来计算出大气中水汽，臭氧，二氧化碳等气体分子的吸收效应和气溶胶的散射效应，利用逐次散射sos算法计算散射作用以提高精度，相对于5S模型而言，改进了模型的输入参数，与实际大气状况更为接近。

（2）最暗目标法：最暗目标发是在1988年由。

大气校正6S模型简介

（2）光子从大气顶部太阳方向直接到达地面目标的过程中，有一部分被大气所散射，这些被散射的光子到达地面目标后被目标物反射后直接到达传感器

(3)光子直接从大气顶部太阳方向到达目标后，经过目标物的反射某一部分沿观察方向直接到达传感器，另一部分经过大气的散射后，到达传感器，这个过程可以理解为从入射方向上的一束光子在各个方向上的反射
二、6S模型概述

1986年，法国里尔科技大学大气光学实验室TanreD.,DeuzeJ.L, 等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。

(4)光子在直接从大气顶部太阳方向到达目标物的过程中，一部分光子经过大气衰减后直接到达目标物，另一部分光子经过大气的散射后，在到达目标物后被反射，同样，其一部分直接到达传感器，而另一部分则经过大气散射和地气作用后达到传感器。这一部分可以理解为从各个方向入射到目标物的光子，在经过目标物的反射后，又从各个方向到达接收传感器。
*可以输入波长为550nm处的光学厚度和气象能见
度（KM）
0.25-4um是6S模型处理的合法波长。提供
自定义和标准预定义两种光谱选择。
地表反射率模型，包括均一地表和非均一地表。前者又分为两种：无方向型和方向型地表，前者代表的是均一的朗伯反射体，分别是绿色植被均值、洁净水均值、沙地均值和湖水均值，同时还可输入自己的地表反射率。后者考虑了地表和大气的二向反射特性。
1997年，美国马里兰大学地理系Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。

6S辐射传输模型说明 - 副本

3
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59
2nd 2nd 3rd pan 2nd 3rd pan 2nd 3rd 4th 5th 7th 2nd 3rd 4th 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th MODIS MODIS MODIS MODIS MODIS MODIS MODIS 2nd 2nd POLDER POLDER POLDER POLDER POLDER POLDER POLDER
band 2 (non polar( 0.4100-0.5225) band 3 (non polar( 0.5325-0.5950) band 4 P1 ( 0.6300-0.7025) band 5 (non polar( 0.7450-0.7800) band 6 (non polar( 0.7000-0.8300) band 7 P1 ( 0.8100-0.9200)
1
卫星方位角月 1 2 3 4 5 6 7 8 （如“5”表示 5 月）日（Day of the month） meteosat 观测几何。需要输入月、日、十进制小时（UTC时间：hh.ddd)，列数，行数（最大列数和行数分别为5000和2500）自西向东飞行观测几何，需输入的参数同meteosat,但是图像最大列数和行数为 17000和12000 自东向西观测几何（goes west observation），输入参数同2 avhrr ( PM noaa ) ，输入month,day,UTC time(hh.ddd)，列号（1－2048），过升交点的时间（小时即可）和经度。 avhrr ( AM noaa ) ，输入month,day,UTC time(hh.ddd)，列号（1－2048），过升交点的时间（小时即可）和经度。 hrv tm etm+ ( spot ) 需输入month,day,UTC time(hh.ddd),long.,lat. ( landsat ) 需输入 month,day, UTC time(hh.ddd),long.,lat. ( landsat7) 需输入 month,day, UTC time(hh.ddd),long.,lat.

6S辐射模型使用说明

6S模式使用说明一、输入参数和说明1.1几何参数（geometrical parameters）参数限制：无参数名称：igeom取值范围：0-7igeom=0：用户自己选择观测几何参数所需参数有：太阳天顶角（度）太阳方位角（度）卫星天顶角（度）卫星方位角（度）月（1-12）日（1-31）igeom=1-7分别代表以下卫星的观测：igeom=1：Meteosat卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为5000X2500像素）igeom=2：GOES（东）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=3：GOES（西）卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数行数（图象最大尺度为17000X12000像素）igeom=4：AVHRR，下午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=5：AVHRR，上午NOAA卫星所需参数有：月日世界时（十进制）列数（1-2048）经度穿越赤道时间igeom=6：HRV(SPOT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度igeom=7：TM(LANDSAT)所需参数有：月日世界时（十进制）经度纬度注：对HRV和TM，经纬度代表图象中心位置1.2 大气模式（atmospheric model）参数限制：无参数名称：idatm取值范围：0-9idatm =0：无气体吸收idatm =1：热带大气idatm =2：中纬度夏大气idatm =3：中纬度冬季idatm =4：亚北极区夏季idatm =5：亚北极区冬季idatm =6：美国标准大气（62年）idatm =7：用户定义大气廓线（34层无线电探空数据）包括：高度（km ）气压( mb ) 温度( k ) 水汽密度( g/m3) 臭氧密度(g/m3)idatm =8：输入水汽和臭氧总含量水汽( g/cm2 ) 臭氧(cm-atm)idatm =9：读入无线电探空数据文件1.3 气溶胶类型参数参数限制：无参数名称：iaer取值范围：0-12iaer=0: 无气溶胶iaer=1: 大陆型气溶胶iaer=2: 海洋型气溶胶iaer=3: 城市气溶胶iaer=5: 沙漠型气溶胶iaer=6: 生物质燃烧型iaer=7: 平流层模式iaer=4: 用户自己输入以下四种粒子所占体积百分比（0-1）c(1) ：灰尘c(2) ：水溶型c(3) ：海洋型c(4) ：烟灰iaer=8-10：用户自己按照尺度分布类型定义气溶胶模型iaer=8：多峰对数正态分布iaer=9：改进的gamma分布iaer=10：Junge幂指数律分布iaer=11：按太阳光度计测量结果定义气溶胶模型需要输入参数有：粒子半径（µm）粒径分布（d V / d (logr)，cm3/cm2/micron）和复折射指数的实部和虚部谱iaer=12：利用事先计算的结果给出文件名1.4 气溶胶含量参数（concentration）参数限制：能见度必须大于5公里参数名称：v取值范围：v=能见度（公里）v=0：输入550纳米气溶胶光学厚度taer55=550纳米气溶胶光学厚度v=-1：没有气溶胶1.5 目标高度参数（altitude of target）参数限制：无参数名称：xps取值范围：xps >=0：目标在海平面高度xps < 0：绝对值代表目标高度（公里）1.6 传感器高度参数（sensor altitude）参数限制：无参数名称：xpp取值范围：xpp= -1000：卫星观测xpp= 0：地面观测-100< xpp <0：飞机观测，绝对值代表飞机相对于目标的高度（公里）对于飞机观测，必须输入飞机和地面之间的水汽，臭氧含量和550纳米气溶胶光学厚度，如无数据则输入负值，水汽和臭氧根据62年美国标准大气内差，气溶胶则根据2公里指数廓线计算1.7 光谱参数（spectral conditions）参数限制：虽然在整个波段计算气体透射率和散射函数，但处理强吸收波段吸收与散射的相互作用不精确，因此不适合强吸收带参数名称：iwave取值范围：-2 – 70iwave=-2 – +1，用户自己定义光谱条件iwave=-2：用户输入光谱范围的下限和上限（微米），滤光片函数为1，输出文件中给出单色结果。

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 (I960, 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。

大气校正6S模型简介

二、6S模型概述

1986年，法国里尔科技大学大气光学实验室TanreD.,DeuzeJ.L, 等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。

(4)光子在直接从大气顶部太阳方向到达目标物的过程中，一部分光子经过大气衰减后直接到达目标物，另一部分光子经过大气的散射后，在到达目标物后被反射，同样，其一部分直接到达传感器，而另一部分则经过大气散射和地气作用后达到传感器。这一部分可以理解为从各个方向入射到目标物的光子，在经过目标物的反射后，又从各个方向到达接收传感器。
6S给出几种可供选择的大气模式:对流层模型、中纬度夏季、中纬度冬季、近极地夏季、近极地冬季、US62标准大气模型，也可自定义大气模式。
气溶胶模式包括定义气溶胶类型和浓度两部分。
*在6S中定义了7种缺省的气溶胶模式(大陆型、
海洋型、城市型、沙土型、生物气溶胶和平流层型)，还可根据实际测量来定义。

辐射损失主要发生在大气吸收和散射过程。 O3,H2O,O2,CO2,CH4引起电磁辐射的吸收，而散射主要由烟灰、尘土等大气气溶胶产生。
四、地表反射率的计算

在6S模型中，对于地面目标的非朗伯体，将光子从目标物到达传感器的过程归结为以下4中不同形式：（1）光子直接从大气顶部太阳方向到达地面目标，然后经过地物目标的反射后再直接到达传感器，由于大气吸收效应等，光传输能量衰减，光子数量减少，其递减成指数形式
三、辐射传输机理

假设没有大气，太阳短波辐射直接照射到目标物，一部分被目标物吸收，其余直接反射到传感器。但实际并非如此，电磁波在大气中的传输和传感器在测量过程中，由于地物光照条件（如太阳高度角及地形变化等）以及大气作用等的影响，遥感传感器的测量值与地物实际的光谱辐射发生失真。只有很小部分（在0.85um波段80%，在0.45um波段50%）太阳辐射反射到传感器。