遥感09级大气遥感考试

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 = E a / E 0，反射率R = E r / E 0，透射率τ = E t / E 0。

则：A ＋R ＋τ＝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
或频率的关系。

2
52()[exp()1]hc B T hc K T
λλλ=- 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），λ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λ和粒子半径a 的关系为：x = 2πa /λ。

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，0.2～10.0μm 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。

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
λλλρ=- 如果在s=0处的入射强度为I λ(0)，则在s1处，其射出强度可以通过对上式的积分获得：
1
10()(0)exp()s I s I k ds λλλρ=-⎰ 假定介质消光截面均一不变，即k λ不依赖于距离s ，并定义路径长度：
1
0s u ds ρ=⎰ 则此时出射强度为：1()(0)exp()I s I k u λλλ=-，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u 0sec θ，1z z u dz ρ∞
=⎰，按照比尔-布格-朗伯
定律，在地表高度上所观察到得波长λ的直接太阳辐射的辐照度F λ可写为：
000exp(sec )m F F ku F T λλλλθ=-=
0F λ是大气顶的太阳单色辐照度，k 是单色质量消光截面，T λ是单色透过率。

用m 表示0sec θ。

对方程两边取对数，有：
0ln ln ln F F m T λλλ=+
通过画出F λ对m 的直线图即兰利图，求出0F λ。

如果对整个太阳光谱波长进行单色辐
射度观测，则00
F F d λλ∞
⊗=⎰，其中F ⊗是日地间的实际距离r 时的辐照度。

利用平均距离0r a =则可确定太阳常数S ：2r 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：
()()()()()Sensor Sum Path L L T L λλλρλλ=+ (1)
(1)式中，()Sensor L λ为传感器的测量辐射， 为大气上界的太阳辐射， 为总的大气透过率， 指下垫面的反射率， 是指路径的散射辐射。

② 定义表观反射率*()()()()()()()
Sensor Path
Sun Sun L L T L L λλρλλρλλλ==+ (2) 假定在气溶胶光学厚度非常小的时候可以忽略()Path L λ，因此，可以将（2）式改写为：
*()()()T ρλλρλ=
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：
**(0.94)(0.94)/(0.865)obs T m m m μρμρμ= (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：
***12(0.94)(0.94)/[*(0.865)*(1.24)]obs T m m C m C m μρμρμρμ=+ (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
λ
)(λSun L )(λT )(λρ)(λPath L。