大气校正6S模型简介

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1、大气校正6S模型简介一、引言二、6S模型概述三、辐射传输机理四、地表反射率的计算五、6S主要算法六、6S算法流程主要内容：一、引言大气校正分为绝对大气校正和相对大气校正；绝对大气校正方法中校正精度高的方法是辐射传输模型；辐射传输模型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；6S模型为辐射传输模型中应用较为广泛的方法。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（SIMULATIONOF

2、THESATELLITESIGNALINTHESOLARSPECTRUM），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，美国马里兰大学地理系EricVemote对5S进行了改进，发展到6S（SECONDSIMULATIONOFTHESATELLITESIGNALINTHESOLARSPECTRUM）,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。该模型采用了最新近似(stateoftheart)和逐次散射SOS(successiveordersofscattering)算法来计

3、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。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

4、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。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（2）光子从大气顶部太阳方向直接

5、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(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

6、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。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。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

7、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。*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中有3种传感器高程的

8、设置方式，分别是卫星平台、地面和航空。目标物的高度决定目标物上层大气厚度，而传感器的高度用于订正传感器在大气内的情况。