2022年大气遥感考试复习资料-CUIT.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 大气遥感复习使用须知： 本复习资料为非官方版,难免显现学问点的遗漏与错误,请大家依据自己的需要谨慎参考；注：红色部分为不全、没找到或者错误；题型：1、判定题：判定 +理由 2、填空题：3、名词说明：4、运算题：5、简答题：考试重点（ 80%）：1、 MODIS 波段特点、空间辨论率等（试验一）参阅试验一 PDF文档5、热红外辐射与可见光、近红外辐射有什么不同,有何特点 大气热红外辐射的性质大气的长波辐射性质很复杂,不仅与吸取物质水汽, CO2与 O2分布有关,而且与大气温度、压力有关；水汽（H2O）在 6.3 微米有一个较强的吸取带,二氧化碳CO2分别在 4.3 微米和 15 微米有较强的吸取带,O3 在 9.6 微米处一个窄的吸取带,所以能称之为窗区的只有 3.54.0 微米, 89.5 微米和 10.512.5 微米三个波段；水汽红外区吸取带很强,又占有较宽的波段,是最主要的吸取物质,即使在大气窗区也仍旧有不行忽视的弱吸取作用,假如对海面温度的测量精度要求在±0.5以内,就修正大气效应便成为 SST的主要问题；大气在 14 微米以上,可以看成是近于黑体；地面 过大气传向空间；14 微米以上的远红外辐射,不能透除非有云或尘埃等大颗粒质点较多时,大气对长波辐射的散射减弱微小,可以忽视不计； 即使有云时,云中对长波的吸取作用很大,较薄的云层已可以视为黑体；大气不仅是减弱热红外辐射的介质,而且它本身也发射热红外辐射,有时甚至发射的辐射会超出吸取的部分；总之,热红外辐射在大气中的传输,中的传输；是一种漫射辐射在无散射但有吸取又有发射的介质（1）对于近红外与可见光波段,大气自身辐射可以忽视不计,大气路径辐射顶主要来源于 大气对太阳辐射的多次散射；（2）对于热红外波段,多次散射一般可以忽视不计,但大气和地表自身发射必需考虑；6、几大定律：波尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律、普朗克定律等（运算题：主 要写出步骤（即思路） ,不肯定要算出结果） （参阅课本 P10P14）基尔霍夫定律：在给定温度下,对于给定波长,全部物体的比辐射率与吸取率的比值相同；在辐射平稳条 件下,任何物体的单色辐射通量密度 F T 与吸取系数 A T成正比关系,二者比值只是波长和温度的函数,与物体性质无关,比值大小等于Planck 函数的通量密度形式：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 物体的发射率等于吸取率；好的吸取体也是好的发射体,假如不吸取某些波长的电磁波,也不发射该波长的电磁波；普朗克定律：第一辐射常数：其次辐射常数：它与肯定温度的四次方光速 c = 3.0 108 m s-1,普朗克常数h = 6.6262 10-34 J s -1,波尔兹曼常数k=1.3806 10-23 JK-1；斯蒂芬玻耳兹曼定律：黑体总辐射通量随温度的增加而快速增加,成正比；维 恩 位 移 定 律 ： 随 着 温 度 的 升 高 , 辐 射 最 大 值 对 应 的 峰 值 波 长 向 短 波 方 向 移 动 ；9、光学厚度（ PPT第四章第 10 页）名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 光学厚度的定义为：（3.4.4）方程（ 3.4.2）可改写为：（3.4.5）式中源函数为10、辐射传输方程单次散射源函数怎么写（PPT第四章第 2224 页）对于单次散射, 我们假设入射辐射强度的初始值为I0,传播方向为0,就它到达 处的辐射强度为：在 处发生单次散射后, 散射到方向 的辐射强度即为：对上式中入射方向 0 在 4 空间积分,并考虑只有一个入射方向,就上式中的强度变成通量密度,即有：上式就是单次散射产生的源函数；11、米散射与瑞利散射相比有什么特点1. Mie 散射的特点：散射波是以粒子为中心的球面发散波；2. 散射波是横波且是椭圆偏振波3. 入射与散射波同频率4. 散射辐射强度是各向异性的,大部分能量集中在前向,随着粒子尺度参数 x 的增大,前向散射光在总散射光中的比值快速增大,这就是所谓米效应；5. 散射波性质与入射波波长、散射粒子半径、粒子及环境的物理特点等有关；6. 散射截面随波长而变；当 x 很小时,和瑞利散射一样,与波长四次方成反比；当 x增大时,逐步变为和；最终当x 相当大时,和波长无明显关系；Mie 与 Rayleigh 散射的区分与联系：Rayleigh 散射的前后向散射相等,而 Mie 散射前向 >后向,而且 x 越大,向前散射所占比越大；但是 Mie 后向散射仍大于 Rayleigh 散射时的后向散射；所以 Mie 散射包含 Rayleigh 散射,Rayleigh 散射是 Mie 散射的特别；13、吸取率与发射率之间的关系（参见课本P13）6 章相关章节 + PPT大气14、MODIS 近红外与热红外反演大气水汽数据（部分可参阅课本第参数反演之水汽反演+试验三）利用水汽对不同热红外通道吸取差异,建立两个波段间的亮度温度差和水汽之间的关系选取吸取通道与窗区通道,从而通过比值法得到水汽的透射率,进一步算出水汽总含量名师归纳总结 16、气溶胶（参阅课本第6 章相关章节 +PPT大气参数反演之气溶胶反演）目前常第 3 页,共 5 页气溶胶： 气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 将气溶胶分成三大类：雾,指液体粒子的凝结性气溶胶和分散性气溶胶；尘, 指固态粒 子的分散性气溶胶；烟,指固态粒子的凝结性气溶胶；最大浓度显现在城市和沙漠,在对流层,浓度随高度增加而快速减小；平流层某些高度上,观测到有气溶胶薄层长期存在；作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸取体和散射体,并参加各种化学循环；2、 立体角（参阅课本P3）sr,为一无量纲量；r2锥体所拦截的球面积 与半径 r 的平方之比,单位为球面度 2 的球,它的立体角为 4 sr；如：对表面积为4 r3、辐射传输方程（比尔-布格 -朗伯定律）公式推导定义：是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用吸取、散射、发射等而使辐射能按肯定规律传输的方程；推导过程：参阅课本 P27P29 4、 太阳天顶角、怎么表示（参阅课本 P46P47）天顶角即入射光线与当地天顶方向的夹角,即入射光线于入射光源与地面法线间的夹 角；太阳天顶角是竖直线与太阳斜射线的夹角；（百度）cos 0 = sin sin + cos cos cos h. 7、辐射通量、辐射通量密度、辐射强度等概念辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量： = Q/ t,单位是瓦特=焦耳 / 秒（W=J/S）；辐射通量密度：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：E 辐照度 = / A ,M 辐射出射度 = / A,辐射通量密度的单位是瓦/ 米2（W/m2）；辐射强度： 辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的,量： I= / ,单位是瓦 / 球面度（ W/Sr ）；指在某一方向上单位立体角内的辐射通辐射亮度： 单位面积、 单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度：L= 3 / A ,单位是瓦 / 米2.微米 .球面度（ W/m2 . m . Sr）；8、太阳常数（参阅课本 P51）名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定义：在日地平均距离处通过与太阳光束垂直的单位面积上的太阳能通量,用 S表示；太阳常数是一个表征到达大气顶的总太阳能量（包括整个太阳光谱）的数值；太阳以 6.2 × 10 7 W. m 2 的速率发射能量； 依据能量守恒原理, 且假定两点之间没有中间介质,就由太阳发射的能量在某个距离以外必定保持原样,于是：F 4 a2 = S 4 r0 2F代表太阳辐出度,a为太阳半径, r0为日地平均距离；所以：S = F a / r0 2太阳是各向同性发射体,所以：S = I a2/ r0 2= I 12、消光系数概念（参阅课本 P9）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；15、大气分为哪几层（参阅课本 P68P70）对流层：对流层顶的高度随纬度和季节变化低纬 1718km,中 1112km,高 89km；集中了整个大气质量的 3/4 和全部的水汽；天气现象都发生在这一层；平流层： 高达 50km ；气层稳固； T 最初微升, 30km 以上随 Z 的上升增加很快, 达 270290K；这主要是由于 O3 吸取紫外辐射所致；水汽很少,能见度很高；中层：高达 8085km ；T 随 Z 上升而递减得很快；有剧烈的湍流混合和光化学反应；热层：高达 500600km；T 随 Z 上升而快速增加,可达 10002000K,所以称热层；由于波长小于 0.175 微米的太阳紫外辐射,被热层气体吸取所致；温度是分子运动速度的一个度量；温度一日间有显著变化；热层处于高度电离状态；外层：热层顶以上是外层,这一层可能始终延长到约1600km 的高空,并且逐步融合到行星空间去； 由于地球引力场的束缚力很小,一些高速运动的空气质粒不断向星际空间逃逸,又称外逸层；电离层：从距离约 60km 开头向上延长；在远距离无线电通讯中起着重要作用；与太阳活动亲密相关；磁层： 500km 以上的高空；受太阳风的作用,看起来像彗星状；行星边界层：大气层的最低1km 左右的层次明显与对流层的其他高度不同,它与地表发生剧烈而重要的相互作用,这一层称为行星边界层；17、粒子的尺度参数粒子尺度参数 ,a 是粒子半径；18、什么叫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,同时也依靠于日地距离的变化；19、大气质量 大气质量是倾斜路径的光学厚度与垂直路径光学厚度之比；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页