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[转载]6S辐射传输模型

2019-09-13 10:12阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/6071201143

原文地址：6S辐射传输模型
原文作者：马聪明er

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：0-7

igeom=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）
pan > 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：0-9

idatm =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：0-12

iaer=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
气溶胶模型的选择，对提高AOT的反演有很大的作用。制作自定义气溶胶模型，可以作为论文的一个创新点。
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

AOT的实测数据可根据太阳光度计或者Aerosol中国站点数据获取。

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 – 70

iwave=-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。
iwave=-1：单色计算，用户给出单色波长（微米）
iwave=0：用户输入光谱范围的下限和上限（微米），滤光片函数为1
iwave=1：用户输入光谱范围的下限和上限（微米）并输入滤光片函数（间隔为0.0025微米。

iwave=2-70：选择下列卫星通道

2 vis band of meteosat ( 0.350-1.110 )
3 vis band of goes east ( 0.490-0.900 )
4 vis band of goes west ( 0.490-0.900 )
5 1st band of avhrr(noaa6) ( 0.550-0.750 )
6 2nd ' ( 0.690-1.120 )
7 1st band of avhrr(noaa7) ( 0.500-0.800 )
8 2nd ' ( 0.640-1.170 )
9 1st band of avhrr(noaa8) ( 0.540-1.010 )
10 2nd ' ( 0.680-1.120 )
11 1st band of avhrr(noaa9) ( 0.530-0.810 )
12 2nd ' ( 0.680-1.170 )
13 1st band of avhrr(noaa10 ( 0.530-0.780 )
14 2nd ' ( 0.600-1.190 )
15 1st band of avhrr(noaa11 ( 0.540-0.820 )
16 2nd ' ( 0.600-1.120 )
17 1st band of hrv1(spot1) ( 0.470-0.650 )
18 2nd ' ( 0.600-0.720 )
19 3rd ' ( 0.730-0.930 )
20 pan ' ( 0.470-0.790 )
21 1st band of hrv2(spot1) ( 0.470-0.650 )
22 2nd ' ( 0.590-0.730 )
23 3rd ' ( 0.740-0.940 )
24 pan ' ( 0.470-0.790 )
25 1st band of tm(landsat5) ( 0.430-0.560 )
26 2nd ' ( 0.500-0.650 )
27 3rd ' ( 0.580-0.740 )
28 4th ' ( 0.730-0.950 )
29 5th ' ( 1.5025-1.890 )
30 7th ' ( 1.950-2.410 )
31 1st band of mss(landsat5)( 0.475-0.640 )
32 2nd ' ( 0.580-0.750 )
33 3rd ' ( 0.655-0.855 )
34 4th ' ( 0.785-1.100 )
35 1st band of MAS (ER2) ( 0.5025-0.5875)
36 2nd ' ( 0.6075-0.7000)
37 3rd ' ( 0.8300-0.9125)
38 4th ' ( 0.9000-0.9975)
39 5th ' ( 1.8200-1.9575)
40 6th ' ( 2.0950-2.1925)
41 7th ' ( 3.5800-3.8700)
42 MODIS band 1 ( 0.6100-0.6850)
43 MODIS band 2 ( 0.8200-0.9025)
44 MODIS band 3 ( 0.4500-0.4825)
45 MODIS band 4 ( 0.5400-0.5700)
46 MODIS band 5 ( 1.2150-1.2700)
47 MODIS band 6 ( 1.6000-1.6650)
48 MODIS band 7 ( 2.0575-2.1825)
49 1st band of avhrr(noaa12 ( 0.500-1.000 )
50 2nd ' ( 0.650-1.120 )
51 1st band of avhrr(noaa14 ( 0.500-1.110 )
52 2nd ' ( 0.680-1.100 )
53 POLDER band 1 ( 0.4125-0.4775)
54 POLDER band 2 (non polar( 0.4100-0.5225)
55 POLDER band 3 (non polar( 0.5325-0.5950)
56 POLDER band 4 P1 ( 0.6300-0.7025)
57 POLDER band 5 (non polar( 0.7450-0.7800)
58 POLDER band 6 (non polar( 0.7000-0.8300)
59 POLDER band 7 P1 ( 0.8100-0.9200)
60 POLDER band 8 (non polar( 0.8650-0.9400)
61 FY-1C band 1 ( 0.5310-0.7490)
62 FY-1C band 2 ( 0.7610-0.9990)
66 FY-1C band 6 ( 1.4950-1.7330)
67 FY-1C band 7 ( 0.4000-0.5900)
68 FY-1C band 8 ( 0.4010-0.6190)
69 FY-1C band 9 ( 0.4330-0.6710)
70 FY-1C band 10 ( 0.8320-1.0700)
PS:利用MODIS数据反演AOT时，可以选择42（红光波段）和44（蓝光波段），idl调用6S模型，分别生成两张查找表，用这两个查找表分别反演550nm处的气溶胶光学厚度，然后用波段运算做一个平均，提高气溶胶反演的精度。

1.8 地表反射率类型（ground reflectance type）
参数限制：用户可以选择“补丁”结构的地表情况，即输入一个半径为rad的圆形目标的反射率roc和周围环境的反射率roe
参数名称：inhomo
取值范围：0，1

inhomo=0：均匀表面
所需参数：
idirec=0： 无方向效应
输入均匀朗伯表面的反射率igroun（roc=roe）

idirec=1： 有方向效应
ibrdf=0：输入太阳天顶角为thetas时10个观测天顶角（0-80度间隔10度和85度）和30个观测方位角（0-360度间隔30度）下的反射率；
同样，输入观测天顶角为thetav时各太阳入射角度下的反射率；
地表半球反射率；
在所选的观测条件下（太阳天顶角，观测天顶角和相对方位角）的反射率；
ibrdf=1-9： 选择模式中储存的模式
ibrdf=1： hapke model
ibrdf=2： verstraete et al. model
ibrdf=3： Roujean et al. model
ibrdf=4： walthall et al. model
ibrdf=5： minnaert model
ibrdf=6： Ocean
ibrdf=7： Iaquinta and Pinty model
ibrdf=8： Rahman et al. model
ibrdf=9： Kuusk's multispectral CR model

对于上述每种地面反射率模式，还分别需要输入各自所需的参数，请参阅主程序说明。地表反射率的输入有暂时有六种形式，0为反射率不随波长变化，1为以2.5nm步长输入反射率，2为绿色植被的平均光谱反射率，3为清水的，4位沙地的，5为湖水的。 1为各向异性构建BRDF（双向反射分布函数），其中的ibrdf4 walthall model，不少论文使用。

1.9 激活大气订正方式
参数限制：无
参数名称：rapp
取值范围：
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 （确保表观反射率为正值）
PS：如果选择不校正的话，可以计算大气光学参数，即大气反射率Pa，半球反照率S，大气透过率T。当然，选择大气校正反演地面反射率时，也可计算大气光学参数，同时实现地面反射率校正。

二、 输入文件举例
下面是敦煌辐射校正场同步观测大气辐射传输模拟计算的输入文件：
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反射率数据文件格式（举例）：
350.00 0.1044
351.00 0.1046
352.00 0.1048
353.00 0.1055
354.00 0.1056
355.00 0.1057
356.00 0.1062
***.** *.****

第一列为波长(纳米),第二列为反射率


三、 输出文件举例

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