大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

卫星多通道红外信息反演大气可降水业务方法

利用GMS-5多通道资料和MODTRAN辐射传输模式设计并实现了用卫星红外分裂窗通道反演大气可降水的物理反演算法．采用1998年夏季的资料进行了大气可降水反演试验，并使用探空资料对反演结果进行检验，其均方根误差为3．30mm．为了在业务上实现大气可降水物理反演算法，设计了通过利用GMS-5资料、数值预报资料以及RTTOV7快速辐射传输模式的反演大气可降水的物理算法，并用探空资料对反演结果进行检验，其均方根误差为4．09mm．结果表明：RTTOV7快速辐射传输模式的引入，使反演速度有显著的提高，能够满足业务要求．     

基于Mie散射的CO_2激光大气传输特性测量

为了更准确地计算大气透过率,在Mie散射理论基础上,分析了雷达系统设计中需考虑的大气透过率的经验计算公式,指出了该经验公式的不足。考虑大气分析软件MODTRAN自身的优点,采用经验公式和软件计算相结合的方式计算大气透过率,给出了MODTRAN计算结果的修正表达式。在该理论指导下,进行了CO2激光大气传输实验。由于没有考虑大气湍流,理论计算和实验结果存在一定偏差,但不影响本文方法的实用性。实验测量显示,激光器出口处光斑能量抖动比为6.18%,而在50m和1km处能量抖动比分别为8.3%和50.2%,表明随着传输距离增加,能量抖动比增大。除掉激光器本身输出能量抖动外,在50m和1km处由大气传输造成的能量抖动比分别为2.12%和44.02%。实验结果提示,水平传输1km时能量抖动已相当剧烈,所以对更远距离的激光传输,自适应光学补偿显得尤为重要。     

基于MODTRAN的光波大气透射率模型设计

由于红外辐射等光波在地球大气中传输会受到大气吸收、散射等作用的影响,因此研究光波在大气中的传输特性成为了一项重要的课题。本文主要通过对可见光和红外波段光波在大气中传输机理的研究,建立透射率模型来反映大气对光波传输的衰减作用。通过仿真计算出各个波段的光波在大气中传输的衰减结果,并利用MODTRAN软件计算结果对透射率模型进行比较分析。研究结果表明：透射率模型和MODTRAN软件仿真所得光波的透射率都在40%~100%之间变化,且变化曲线趋势一致性较好。所得结果真实有效,对工程实际有一定的作用。     

Calculation of infrared system operating distance by spectral bisection method

During the transmission of infrared radiation, the atmospheric transmittance could be a complex parameter due to the absorbing and scattering of atmosphere, as well as the influences from the environment and transmission distance. With the help of a spectral bisection method, a new assessing formula and solution is raised by calculating the operating distance of infrared system. In the small segments, MODTRAN can be used to figure out the percentage of penetration, which is called by advanced program, so as to get the infrared radiation in those segments. The calculated data of the segments were summed up and used to calculate the operating distance of the infrared system. Compared with the conventional calculation methods that the transmittance was used as a constant or a average, The calculation precise of the operating distance is highly increased by this method the results of all small segments by comparing with the traditional methods. The whole computing process becomes more clear and effective by taking the influences from visibility of atmosphere, altitude, targets zenith angle and spatial frequency into consideration, and by building an instant monitoring system of the operating distance. The final computing result and real effecting distance are based on the general simulation for penetration rate and the tendency of operating distance in all conditions.     

大气红外辐射传输的简便算法与MODTRAN的比较

以红外辐射的传输理论为基础,考虑高度、倾斜以及气象条件等因素,建立了大气光谱透过率、平均透过率的理论模型与计算方法。利用以此算法为基础的程序进行了模拟计算,可得到3.0～12.0μm的红外大气透过率。将此结果与MODTRAN的计算结果做了比较,在目标高度为20km的范围内,两者吻合较好。该算法简单,便于实际应用。     

基于MODIS数据的卫星辐射特性研究

本文提出了一种结合MODIS数据产品和MODTRAN模型的典型地形条件空间目标红外辐射特性计算方法.考虑了地形条件和大气环境对空间目标的红外辐射特性影响,应用MODIS 3级陆地,海洋,冰雪圈数据产品得到全球温度分布,地形特征分布,将温度及地形条件代入MODTRAN计算得到地表-目标的辐亮度,进而计算目标的外热流以及表...     

卫星遥感像元邻近效应的模拟试验

定量遥感需要对遥感影像进行大气校正,在大气校正过程中,去除邻近效应的影响是一个比较重要的环节.对邻近效应的移除依赖于对影响邻近效应的主要因子及影响机制的认识,为此研究了影响邻近效应的主要因子及影响机制.文中利用MODTRAN模型对不同对比度目标物在不同条件下的邻近效应进行了模拟,得出能见度对邻近效应的影响最大,其次是卫星天顶角,太阳高度角对邻近效应的影响最小;在能见度较高时,辐射率变化百分率曲线形状接近背景反射率曲线,但这种情况在能见度较低时并没有出现;在能见度较高时,随着波长增加,辐射率变化百分率逐渐减小,但在能见度较低时,这种关系没有出现.表明随着能见度减小,其对邻近效应的影响也呈现复杂化.模拟结果为消除邻近效应的影响提供了依据.     

高光谱传感器光谱性能参数反演与反射率恢复

在轨高光谱传感器光谱性能参数的准确定标是数据定量应用的基本前提。文章在前人基础上,综合优化算法,实现了在不需要实测地表反射率的情况下,同时反演高光谱传感器中心波长与半值波宽(fullwidth at half maximum,FWHM)。基于模拟数据的研究结果显示,该方法在光谱性能参数偏移5 nm时,中心波长反演误差小于0.1 nm,FWHM误差小于0.7 nm。将该方法应用于Hyperion数据,结果显示,Hype-rion在VNIR谱段存在明显的smile效应,在整个CCD阵列范围内,其中心波长的偏移量在-2~2 nm之间,FWHM偏移在-0.2~0.5 nm之间;在SWIR谱段smile效应不明显,其中心波长偏移3 nm左右,FWHM偏移在-2~-3 nm之间。最后在光谱重定标基础上,对Hyperion进行了大气校正,反演了不受大气及定标参数影响的地表反射率。经光谱重定标,在大气吸收波段周围由光谱定标参数变化导致的反射率突变得到了抑制。     

热红外遥感中大气透过率的研究(一):大气透过率模式的构建

大气透过率是热红外遥感中的一个重要参数。通过辐射传输模型MODTRAN模拟热红外波段的大气透过率,构建了基于大气模型、气溶胶模型、水汽量、能见度和观测天顶角等5个因素的大气透过率查找表,分析了不同参数对热红外大气透过率光谱曲线的影响,通过方差分析确定了影响大气透过率的关键因子,针对不同类型的气溶胶模型,构建了基于水汽量、能见度和观测天顶角的常用卫星传感器热红外通道的大气透过率经验模式,解决了卫星热红外遥感中大气透过率精确计算的问题。