遥感09级大气遥感考试

遥感09大气遥感考试复习

遥感09级大气遥感考试复习

一、名称解释（6×5=30分）

1、 立体角：锥体所拦截的球面积σ与半径r的平方之比，单位为球面度sr，为一无量纲量 。 2、 辐照度：单位面积单位时间通过的能量，即辐射通量密度。

3、 太阳天顶角：天顶角即入射光线与当地天顶方向的夹角。太阳天顶角和太阳高度角互为

余角。

4、 阳伞效应：由气溶胶的辐射特性引起的地面冷却效应。类似于遮阳伞，故称为“阳伞效

应”。

5、 大气质量：倾斜路径的光学厚度与垂直路径光学厚度之比

6、 日射：某一给定地点单位水平面上的太阳辐射通量。它主要取决于太阳天顶角，同时也

依赖于日地距离的变化。

7、 消光系数：当消光截面乘以粒子数密度（厘米-3）或当质量消光截面乘以密度（克·厘米

-3）时，该量称为“消光系数”，它具有长度倒数（厘米-1）的单位。

8、 单次散射反射率：辐射发生每一次消光（或简称散射）过程中，遭受散射的百分比。

二、填空（10×2=20分）

1、反射率、吸收率、透射率关系

吸收率A = Ea / E0，反射率R = Er / E0，透射率? = Et / E0。则：A ＋R＋?＝1。 2、灰体的吸收率与波长的关系

吸收率为<1的常数，不随波长而变。

3、普朗克常函数定义的物理量和单位是什么？

普朗克函数表示了对于绝对黑体物质，单色辐射通量密度与发射物质的温度和辐射波长

2hc2或频率的关系。B?(T)?

hc?5[exp()?1]K?T式中，B是单色辐射通量密度，c是光速，T是亮温（绝对温度，单位是开尔文），?是相应波段的波长，

为普朗克常量，

为波尔兹曼常数。

4、太阳大气分为哪两个区域？

太阳大气分成色球层和日冕两个区域。 5、粒子的尺度参数与波长、粒子半径的关系

尺度参数x 与波长?和粒子半径a的关系为：x= 2?a/?。 6、太阳辐射的能量主要集中在哪些波段

太阳辐射的能量主要集中在可见光波段，0.2～10.0?m波段占全部太阳辐射的99.9％。 7、光子的能量跟辐射波长什么关系

光子的能量与辐射波长成反比 8、气溶胶哪三大类？

①雾，指液体粒子的凝聚性气溶胶和分散性气溶胶；②尘，指固态粒子的分散性气溶胶；③烟，指固态粒子的凝聚性气溶胶。

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10、大气当中水汽、气溶胶、二氧化碳三者当中变化最大的是什么？

大气中水汽含量的变化最大，气溶胶浓度的变化次之，二氧化碳的变化比较小。

三、简答5×10分（有40分的简答题，还有10分未知）

1、辐射传输方程比尔-布格-朗伯定律（会推导），最简单的辐射传输方程

当忽略多次散射和发射的增量贡献时，辐射传输方程可以简化为：

dI???I?

k??ds如果在s=0处的入射强度为Iλ(0)，则在s1处，其射出强度可以通过对上式的积分获得：

I?(s1)?I?(0)exp(??k??ds)

0s1假定介质消光截面均一不变，即kλ不依赖于距离s，并定义路径长度：

u???ds

0s1则此时出射强度为：I?(s1)?I?(0)exp(?k?u)，这就是著名的比尔—布格—朗伯

定律。

2、可见光跟近红外散射波段的遥感过程，在这一过程中要考虑大气的影响，辐射反射过程及能量影响

对于近红外与可见光波段，大气自身辐射可以忽略不计，大气路径辐射顶主要来源于大气对太阳辐射的多次散射。大气状况最主要的影响因素是大气气溶胶的变化，即大气光学厚度的变化。

3、瑞利散射、米散射区别以及联系

瑞利散射的前后向散射相等，而米散射前向大于后向，而且x越大，向前散射所占比越大。但是米后向散射仍大于瑞利散射时的后向散射。

所以米散射包含瑞利散射，瑞利散射是米散射的特殊。 4、地基法（长法）测定太阳常数的原理

长法原理：大气质量的有效路径长度为usec?0，u???dz，按照比尔-布格-朗伯

z1z?定律，在地表高度上所观察到得波长?的直接太阳辐射的辐照度F?可写为：

F??F?0exp(?kusec?0)?F?0T?m

F?0是大气顶的太阳单色辐照度，k是单色质量消光截面，T?是单色透过率。用m表

示sec?0。对方程两边取对数，有：

lnF??lnF?0?mlnT?

通过画出F?对m的直线图即兰利图，求出F?0。如果对整个太阳光谱波长进行单色辐

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?射度观测，则F???F?0d?，其中F?是日地间的实际距离

02r时的辐照度。利用平均距

?r?离r0?a则可确定太阳常数S：S?F???

?a?5、辐射传输方程源函数在可见光、近红外、热红外各自考虑哪几项

源函数是表示由于发射或多次散射造成的强度增大量，对于近红外与可见光波段，大气自身辐射可以忽略不计，大气路径辐射顶主要来源于大气对太阳辐射的多次散射。热红外辐射的大气传输方程考虑自身发射和吸收作用，而一般忽略多次散射。 6、用modis近红外波段反演大气水汽的原理

① 卫星传感器所接收的入瞳辐射亮度的简化形式可以表示为：

LSensor(?)?LSum(?)T(?)?(?)?LPath(?) (1)

? )为(1)式中，LSensor(?)为传感器的测量辐射， L Sun (? ) 为大气上界的太阳辐射， T ( ?总的大气透过率， ? ( ? ) 指下垫面的反射率， L Path ( ? )是指路径的散射辐射。

② 定义表观反射率?*(?)?LSensor(?)L(?) (2) ?T(?)?(?)?PathLSun(?)LSun(?)假定在气溶胶光学厚度非常小的时候可以忽略LPath(?)，因此，可以将（2）式改写为：

?*(?)?T(?)?(?)

③ 假定地表反射率在这水汽吸收波段和大气窗口波段是恒定不变的，那么，可以利用

这两个波段的比值来确定相应水汽吸收波段的透过率。例如0.94μm的透射率可以表示为：

Tobs(0.94?m)??*(0.94?m)/?*(0.865?m) (3)

如果地表反射率随波长线性的变化，那么可以再加上一个大气窗口波段，利用3波段比值来确定水汽吸收波段的透过率，如式（3）所示：

Tobs(0.94?m)??*(0.94?m)/[C1*?*(0.865?m)?C2*?*(1.24?m)] (4)

④ 利用式（3）或式（4）所述的公式计算波段比值，建立一个波段比值随着水汽含量变化而变化的查找表，利用查找表查算程序根据波段比值查找水汽含量。

7、辐射能量、辐射通量、通量密度和辐射强度、辐射亮度这几个物理量之间的区别和联系

① 辐射能量：电磁辐射具有的能量，单位是焦耳（J）

② 辐射通量：单位时间内通过的辐射能量，单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S） ③ 辐射通量密度：单位面积上的辐射通量，单位是瓦/米2（W/m2） ④ 辐射强度：描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量，单位是瓦/球面度（W/Sr）

⑤ 辐射亮度：单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量，单位是瓦 / 米2?微米?球面度（W/m2 ? μm ? Sr）

李翔 2011年12月1日

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