MODIS辅助大气校正模型算法模板

1、MODIS数据辅助的大气校正算法文档和测试数据（1）算法描述在水体-大气系统条件下，卫星遥感器接收到的总信号Lt()为: （1） 式中，Lr()为大气分子瑞利散射，La()为大气分子气溶胶散射，Lg()为太阳耀斑辐射，Lwc()为白帽辐射，Lw()为离水辐亮度，Lb()为来自水底的反射辐射，t为大气漫射透过率，T为大气直射透过率。 由于在靠近太阳耀斑区域，TLg()这一项的值非常大且受波浪的随机波动影响，难以准确计算，因而实际上这一块图像数据是无效的；而在远离太阳耀斑的区域，TLg()的值非常小可以忽略。对于从天顶方向观测获得的遥感影像数据，当数据中没有突变值时，可以忽略太阳耀斑的影响。此外，

2、对于较浑浊的二类水体而言，来自底部的反射辐射率可以忽略不计7。因此，当不考虑太阳耀斑以及底质影响时，卫星接收到的总辐亮度为3： （2）（2）输入序号变量数据类型数据单位数据符号数据名称备注1F0()floatW/cm2/nmF0()大气层外太阳辐照度（/DOCS/RSR_tables.html/）2float度卫星天顶角此文件数据可以直接从下载的影像数据文件中的txt格式文件中获取3float度卫星方位角同上4float度太阳天顶角同上5float度太阳方位角同上6float无卫星天顶角的余弦通过卫星天顶角直接算出70float无0太

3、阳天顶角的余弦通过太阳天顶角直接算出8DUfloat无DUDobson单位UOZ的准实时值可在网上（/eptoms.html）查到或是通过MODIS臭氧产品MOD 07得到9floatcm大气含量Uoz=DU/100010floatcm-1臭氧的单位吸收系数/DOCS/RSR_tables.html/11floatcm臭氧层光学厚度12TOZ()float无TOZ()瑞利散射的单次散射反照率13PfloathPaP实际大气压通过/index.j

4、sp中国气象科学数据共享服务网获取14float无瑞利光学厚度 P0为标准大气压（1013.25hPa）15Pr()float无Pr()入射光的瑞利相位函数16Pr()float无Pr()反射光的瑞利相位函数17nfloat无n水的折射率大致取1.3318float无菲涅耳反射率其中19Wfloatm/sW风速通过/index.jsp中国气象科学数据共享服务网获取20float无面积加权的归一化白帽反射率21floatW/cm2/nm日地修正的大气层外太阳辐照度22t0float无t0太阳方向的漫射透射率23float无大气分子散射的透过率24float

5、无臭氧吸收的透过率25F0floatW/cm2/nmF0臭氧修正的大气层外太阳辐照度26LtfloatW*m-2*um-1*sr-1Lt辐亮度通过辐亮度校正的影像直接获取数据MODIS数据通过/下载（3）输出序号变量数据类型数据单位数据符号数据名称备注1LrfloatW*m-2*um-1*sr-1Lr瑞利散射2LwcfloatW*m-2*um-1*sr-1Lwc白帽反射3tfloat无t大气透过率4LwfloatW*m-2*um-1*sr-1Lw离水辐亮度5LWNfloatW*m-2*um-1*sr-1LWN归一化离水辐亮度6Rrsfloat无

6、Rrs遥感反射比（4）算法原理 对于大洋一类水体，Gordon假设MODIS近红外波段第15波段(744-755nm)和第16波段(857-872nm)对应的离水辐亮度为0。而太湖水体的光学特性不仅受到叶绿素a的影响，而且受到悬浮物和黄色物质的影响。在近红外波长区域，叶绿素a和黄色物质的吸收系数近似为0，但叶绿素a和悬浮物的后向散射系数大于0，而且随着波长的增长缓慢减小，就使得太湖水体在近红外波段的离水辐亮度大于0。因此认为Gordon关于大洋一类水体的假设不适用于太湖水体。而在短波红外波长区域，叶绿素a和黄色物质的后向散射系数已经非常小，除非水体中悬浮物或叶绿素a的浓度极高，否则可以认为没有

7、大气影响，则短波红外波长区域的太湖水体的离水辐亮度为0，即认为没有大气影响时，MODIS第5(1230-1250nm)和第6(1628-1652nm)波段的太湖水体的离水辐亮度为0 利用MODIS第5、6波段的辐亮度数据，可以计算得到气溶胶类型参数n，并计算环境一号CCD数据各波段气溶胶光学厚度以及气溶胶散射辐射量。 本研究中获取的MODIS和环境一号CCD数据的成像时间相差大致在半小时之内，因而假设环境一号CCD数据的气溶胶类型在小范围内不变，因此气溶胶散射相函数和单次散射反照率随波长的变化不大，由单次气溶胶辐亮度公式，两个波段气溶胶散射之比近似为： （6） 其中，F0()为经过臭氧吸收订正

8、的大气层外太阳辐照度，与臭氧层光学厚度有关 。令，则 （7） 对于某一气溶胶类型而言，(i，j)近似为常数，根据大量气溶胶观测的结果，在气溶胶粒子的Junge谱假设条件下，一个合理的假设是a()=-n，则 （8）因此，只要知道两个波段的La(i)和La(j)，便可以求算气溶胶类型参数n。 假设在比较清洁的水体，Lw(1240)0，Lw(1640)0，Lr(1240)和Lr(1640)已知，且忽略水面直接反射，白帽影响已修正，则 （9） 同理可得， （10） 其中，Lt()从MODIS数据上直接读取，Lr()，Lwc()根据式（3）、式（4）精确计算，从而可以计算得到气溶胶类型参数n： （11） 将环境一号CCD数据各波段的等效波长以及臭氧修正的大气顶层辐照度数据代入式（12），从而得到环境一号CCD数据各波段对应的气溶胶散射： （12）白帽辐射环境一号CCD相关的辅助数据环境一号CCD的DN值绝对辐射定标环境一号CCD辐亮度环境一号CCD