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1、1986 年，法国 Universitc des Sciences et Technologies de Lille （里尔科 技大学）大气光学实验室TanrO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）,用來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
2、 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。这种模式是在假定无云大气的情况下，考虑了水汽、CO；、O3和0；的吸收、分子 和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光谱 积分的步长从5nm改进到2.5nm,同5S相比，它可以模拟机载观测、设置目标 高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计算（CO、N20） 0釆 用SOS （successive order of scattering）方法计算散射作用以提高精度。缺 点是不能处理球形大气和limb （临边）观测。它其中主要包括以下儿个部分：（1
3、）太阳、地物与传感器之间的儿何关系：用太阳天顶角、太阳方位角、观测天 顶角、观测方位角四个变量來描述；（2）大气模式：定义了大气的基本成分以及温湿度廓线，包括7种模式，还可 以通过自定义的方式来输入由实测的探空数据，生成局地更为精确、实时的大气 模式，此外，还可以改变水汽和臭氧含量的模式；（3）气溶胶模式：定义了全球主要的气溶胶参数，如气溶胶相函数、非对称因 子和单次散射反照率等，6S中定义了 7种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义 模式；（4）传感器的光谱特性：定义了传感器的通道的光谱响应函数，6S中自带了大 部分主要传感器的可见光近红外波段的通道相应光谱响应函数，如TM, MSS, POLD
4、ER 和 MODIS 等；（5）地表反射率：定义了地表的反射率模型，包括均一地表与非均一地表两种 情况，在均一地表中乂考虑了有无方向性反射问题，在考虑方向性时用了9种不 同模型）。这5个部分便构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递 到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达传感器的整个辐射传输过程。6S的输入参数主要有9个部分组成:（1）几何参数6S两种输入方法（1）太阳和卫星的天顶角和方位角以及观测时间（月，日）。 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釆用世界时且要精确到1/6秒。（2）大气模式6
5、S给出几种可供选择的大气模式，热带、中纬度夏季、中纬度冬季、近极地夏 季、近极地冬季、美国62标准大气也可自定义大气模式。（3）气溶胶模式三种选择：无气溶胶。（2）自定义气溶胶模式。如，四种基本气溶胶的体积的 加权平均；气溶胶的谱分布加光度计测量结果（光学厚度）和复折射指数；直接 给出消光系数。（3）提供的三种气溶胶模式大陆型，海洋型和乡村型。（4）气溶胶浓度两种选择：在550nm处的光学厚度气象能见度（km）。故它也提供了两 者的相互关系。（5）地面高度以T米为单位的地面海拔高度（设为负值）。（6）探测器高度-1000代表卫星测量，0为地基观测，飞机航测输入以千米为单位的负值。（7）探测器的
6、光谱条件给出了常见卫星 Meteosat, Goes, N0AA/AVHRR 和 HRV, Landsat TM 和 MSS, Modis Polder的每个通道的光谱响应函数，也可选择自定义。（8）地表特性可以选择地表均一或不均一，也可选择地表为郎伯体或双向反射。6S给出了九 种比较成熟的BRDF模式供用户选择，也可自定义BRDF函数（输入个角度的反射 率及入射强度）（9）表观反射率 输入反射率或辐射亮度，同时也决定模式是正向还是反向工作。当RAPP0 （辐射亮度）或-1RAPPO （反射率）均决定是反向过程，即要进 行大气订正过程。有几种6S可执行文件，我知道的有2种，一种是编辑一个文本文
7、件，在DOS界 面下输入这个文本文件的名字，指定输出文件的需字；另外一种是运行6S,在 提示下一个一个输出参数。先介绍一个一个输入的情况，给个例子：输入文件：Geometricalcond itions儿何条件igeom 0-7:0（用户自定义几何条件）asol, phi, avis, phiv, mon th, day：32. 50, 157. 70, 24. 10, 103. 60, & 29（太阳天顶角，太阳方位角、观测天顶角、观测方位角、月份、天）Atmosphericmodel大气模型idatm 0-8:2（中纬度夏季大气模式）Aerosolmodel （type）气溶胶类型iaer
8、0-12:（背景沙漠气溶胶类型）溶胶浓度the visibility：0the aero（输入光学厚度）optical depth at 550:0. 087（550nm气溶胶光学厚度）targetThe altitude of目标的高度xps:-1. 15（目标高度=1.15km）The sensoraltitude传感器的高度XPP：-1000（传感器在卫星高度）The spectralcond itions波段状况iwave一2-一60:21（SP0T1-HRV2 波段 1）Ground reflectance（type）地面反射率inhomo:（地面均匀）idirec:（地面无方向影响
9、）igroun:（反射率不随波长变化）ro:0.21 （地面波段反射率= 0.21）Atmospheric correctionmode活大气订正的方式rapp:-0.2（表观反射率）Outputfilename:输出的文件名d:dh6sexample dat（输出文件名）再给个直接输入文本文件的例子:7（TM）11 13 2. 15 120.2333 31.2333 （太阳天顶角、方位角;观测天顶角、方位 角；月、日）3（中纬度冬季）1（大陆型气溶胶）20（地表能见度为20公里）（目标物的高度:（传感器的高度:（TM1）（为均匀地（无方向性）（湖水）（执行大气校-0.010.1公里）-100
10、0卫星上）250 表）04100正，大气层顶辐亮度）6S输出一个很长的文本文件。这个文件首先描述一下输入参数的情况，然后 模拟在这些输入的条件下，辐射在太阳一地物一遥感器之间的传输过程，输出其 中的中间参数和最终的就结果参数。其中，比较重要的是下面儿行。它首先模拟了地面接收的辐照度來自3 部分，太阳直射、大气漫射和环境辐射。然后模拟了遥感器接收的辐射來自3 部分，大气折射、背景辐射和來自地物象元的反射。*int absolute valuesof*irr at ground level(w/m2/mic)*direct solar irratm diffuseirr.environmentir
11、r*522.913353. 43611.241*rad atsatel level(w/m2/sr/mic)*atm intrin.rad.backgroundradpixelradiance*4. 77035. 85813. 098如果在输入文件中选择进行大气校正，则输出下面大气校正参数：xa, xb和xc。 利用下面这个公式可以对遥感图像进行大气校正，提到地表反射率acr,前提是遥感图像经过辐射定标，是辐亮度图像，而且单位必须是w/m2/sr/micoy=xa*(measured radiance) -xb;acr=y/(1. +xc*y)卜卜*resuIt*atmospheric correction*input apparentreflectance:0.269*measured radiancew/m2/sr/mic: 100.000*atmospherically correctedreflectance :0.257*coefficients xa xbxc :0.004190.153470.17212*y二xa*(measuredradiance)一xb;acr=y/(1. +xc*y)*
