定量遥感地表净辐射通量所需大气下行长波辐射估算模型改进

遥感辐射传输模型

* 名： * *

学 院：地球科学与环境工程学院

专 业： 遥感科学与技术

班 级： 遥感一班

提交时间： 2015年5月10日

大气订正是遥感技术的重要组成部分，主要包括大气参数估计和地表反射率反演两个方面。如果获得了大气特性参数，进行大气订正就变得相对容易，但是获得准确的大气特性参数通常比较困难。通常有两类方法用辐射传输方程计算大气订正函数：一种是直接的方法，对于大气透过率函数和反射率函数，通过对模型的积分来得到；另一种是间接的方法，他不是直接计算所需要的大气订正函数，而是通过辐射传输模型输出的表观反射率，结合模型输入的参数来求解。大气订正方法有很多，比如：基于图像特征的相对订正法、基于地面线形回归模型法、大气辐射传输模型法和复合模型法等。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订正的方法。

其中，大气辐射传输模型(Atmospheric Radiative Transfer Model)法是较常用的大气订正方法，它用于模拟大气与地表信息之间耦合作用的结果，其过程可以描述为地表光谱信息与大气耦合以后，在遥感器上所获得的信息，其中考虑了光子与大气相互作用机理，物理意义明确，具有很高的反演精度。

大气辐射传输原理

电磁辐射在介质中传输时，通常因其与物质的相互作用而减弱。辐射强度的减弱主要是由物质对辐射的吸收和物质散射所造成的，有时也会因相同波长上物质的发射以及多次散射而增强，多次散射使所有其它方向的一部分辐射进入所研究的辐射方向。当电磁辐射为太阳辐射，而且忽略多次散射产生的漫射辐射时，光谱辐射强度的变化规律可以表述为[1]

（1）

第９卷第２期　２０１１年４月　南水北调与水利科技　Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ　Ｗａｔｅｒ　Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．９　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１１　

ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ　１２０１．２０１１．０２０５２　

定量遥感蒸散研究进展及关键问题　

薛明娇　，王会肖　，占车生　，李　玲　

（１．北京师范大学水科学研究院，北京１００８７５；２．中国科学院地理科学与资源研究所，北京１００１０１）　

摘要：遥感技术为区域蒸散的定量提供了有效手段，在综述了国内外定量遥感蒸散研究概况的基础上，比较分析了　

目前较常用的几种遥感蒸散模型，并指出同类研究在地表温度与空气动力学温度差异、阻抗、平流、尺度效应及结果　

验证等方面存在一些问题，提出了提高定量遥感蒸散计算精度的具体措施，包括：运用高光谱提高地表温度反演精　

度；加强对瞬时地表蒸散转换为日总蒸散的研究；运用微波遥感解决阴雨天的地表蒸散；提高净辐射通量反演精度；　

借助动力学过程模型进行地表蒸散反演的研究；加强地面定标和试验遥感的研究等。　

关键词：区域蒸散；定量遥感；遥感模型　

中图分类号：ＴＰ７９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１６８３（２０１１）０２—００５２—０４　

Ａ　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　

ｏｆ　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　

ＸＵＥ　Ｍｉｎｇ￣ｉａｏ　，ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ　ｘｉａｏ　，ＺＨＡＮ　Ｃｈｅｓｈｅｎｇ　，ＬＩ　Ｌｉｎｇ　

（１＿Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＢｅＯｉｎｇ　１００８７５，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＧｅｏｇｒａ　ｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ　ｒｅｖｉｅｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　

遥感信息定量化分析方法

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遥感信息定量化分析方法

遥感技术已成为陆、 海面过程实验和研究的一个必不可少的手段。 遥感技术以其特有的

优势，实现了对地表不间断的昼夜观测， 并在获取区域上的陆、 海面参数方面具有不可替代

的作用。从遥感信息中获取陆、 海面参数的过程， 其实就是遥感信息定量化分析的过程。众

所周知，如今遥感技术开展的重要趋势之一就是从定性遥感向定量遥感开展。

遥感信息定量化的过程其实就是建立遥感信息模型的过程，即得出遥感数据与陆、海面

参数之间相互关系的方程。 其步骤大致如下： 首先对遥感数据进行校正， 包括几何校正和辐

射量校正。其中辐射量校正对于遥感信息定量分析非常重要， 具体指消除遥感数据中依附在

辐射亮度中的各种失真的过程， 主要包括对传感器的灵敏度特性引起的辐射误差校正、 光照

条件的差异引起的辐射误差校正以及大气的散射和吸收引起的辐射误差校正，即大气校正。

然后利用各种数学方法，如回归分析法，建立实测的陆、海面参数与遥感数据〔大多是从遥感数据中计算得来的各种参数〕之间的关系模型，即遥感信息模型。最后在对建立起来的遥感信息模型进行正确性验证的根底上，利用遥感数据对大面积区域的陆、海面参数进行反演。

根据遥感信息获取所利用的电磁波波段的不同，具体又可以分为分成光学遥感和微波遥感。下文从光学遥感和微波遥感两个方面对遥感信息的定量化分析方法进行介绍。

光学遥感：

光学遥感〔包括可见、近红外及热红外遥感〕对地表反射率、地表温度〔 LST〕以及植

被参数等的获取具有较大的优势， 而对其它参数如土壤湿度、 地表粗糙度也有一定的有效性。

〔1〕地表反射率：

地表反射率是控制地表净辐射并进而影响地表及低层大气的加热率的重要参数。遥感反

演地表反射率已有很多成熟的方案，可以直接从遥感数据获取地表反射率。 Pinty

等针对气

象卫星宽带数据，Nunez等针对GMS数据以及 Brest等针对Landsat数据都开展了反演地表

第 1 页 共 3 页 通量数据中的四分量辐射

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目录

1.引言

2.四分量辐射的定义和重要性

3.四分量辐射的测量和计算方法

4.四分量辐射在通量数据中的应用

5.四分量辐射的研究进展和挑战

6.结论

正文

1.引言

通量数据是指描述地球系统中能量和物质交换的数据，其中包括了短波辐射、长波辐射、净辐射和潜热通量等重要参数。在通量数据中，四分量辐射是一项关键的指标，对于研究地球气候系统和生态环境具有重要意义。本文将介绍四分量辐射的定义、测量和计算方法，以及在通量数据中的应用和研究进展。

2.四分量辐射的定义和重要性

四分量辐射是指地球大气系统中的短波辐射、长波辐射、净辐射和地表反照率。这四个分量分别代表了太阳短波辐射和地球长波辐射的吸收、地表和大气之间的净辐射交换以及地表反照率对辐射的影响。四分量辐射是地球气候系统和生态环境研究的基础参数，对于揭示地球系统的能量平衡和物质循环具有重要意义。

3.四分量辐射的测量和计算方法

四分量辐射的测量通常采用辐射仪、气象观测站和遥感技术等手段。 第 2 页 共 3 页 其中，辐射仪可以测量地表的短波辐射、长波辐射和净辐射；气象观测站可以提供大气温度、湿度和气压等参数，用于计算四分量辐射；遥感技术则可以通过卫星或航空平台对地表和大气进行观测，获取四分量辐射的数据。

四分量辐射的计算方法主要包括两种：基于大气模型的计算和基于遥感数据的计算。基于大气模型的计算通常采用辐射传输模型，通过模拟地球大气系统的辐射传输过程，计算四分量辐射。基于遥感数据的计算则通过遥感平台获取地表和大气的观测数据，利用辐射传输模型计算四分量辐射。

4.四分量辐射在通量数据中的应用

四分量辐射在通量数据中的应用主要包括以下几个方面：

(1) 研究地球系统的能量平衡和物质循环：通过分析四分量辐射的数据，可以揭示地球系统的能量平衡和物质循环过程，为研究地球气候变化提供基础数据。