5S模型
1986年由法国里尔科技大学大气光学实验室Tanre D.等人研发了5S模型,5S模型不仅可以用来模拟太阳辐射传输过程,还可以计算辐亮度。该模型假设大气吸收和散射作用可以耦合。
6S模型
6S模型是美国马里兰大学地理系的Vermote等人于1997年在5S模型的基础上研发的。该模型很好地模拟了地气系统中太阳辐射的传输过程,适用于辐射波长200nm到4000nm的大气辐射传输模型。相对于5S模型,6S模型考虑了目标高度(这对于传输路径有很大的影响),非朗伯平面的情况和新的吸收气体种类(CH4,N2O,CO等)的影响,采用了逐次散射SOS(successive order of scattering)算法来计算散射和吸收作用以提高精度。6S模型中大气气体吸收以10cm的光谱间隔、光谱积分步长2.5nm来计算的,适用于近红外与可见光波段的辐射传输模型,6S模型应用范围广,精度较高,且不受研究区域、目标类型等因素的影响。
相比于另一个常用于建立气溶胶反演查找表的RT3辐射传输模型,6SV支持卫星传感器光谱响应函数的输入,其模拟结果比只支持单波长输入的RT3在理论上具有更高的精度。
注意:这里以波数为单位需要注意,在不同的波长范围内,所表现的波长上的光谱分辨率大小是不一样的。
LOWTRAN模型
LOWTRAN模型是由美国空军地球物理实验室研发的,其中LOWTRAN7光谱分辨率是20cm,能以单参数模型求50000cm的大气辐射、大气透过率等。LOWTRAN可以自行设置水平、垂直、倾斜路径,空对地、地对空等几何形式。主要包括多次散射处理、透过率计算、光线几何路径三种算法。
- 多次散射处理,运用改进的累加法,首先确定每层大气的透过率、吸收率、辐射通量以及反射率,然后通过散射源函数,求出辐射传输方程。
- 透过率计算分为单词散射和多次散射两种情况。对于单次散射,可通过参数化经验方法来求,多次散射则可通过k-分布法。
- 光线几何路径则把大气当作球面分层,考虑每层大气折射效应。
MODTRAN模型
MODTRAN模型是由美国空军地球物理实验室在LOWTRAN模型的基础上开发的,可以计算50000cm以内的大气透过率、辐亮度。与LOWTRAN模型相比,MODTRAN模型不仅改进了光谱分辨率,还提供了用于多次散射辐射传输的方法,处理带有散射辐射传输问题具有更好的灵活性以及更高的精度。光谱分辨率高达2cm,一般默认值为5cm,光谱分辨率越高,MODTRAN运行的速度越慢,而校正的精度越高。主要功能有:
- 模拟路径:大气内部水平与斜距、地表到大气、大气到卫星以及地表到卫星等路径
- 可求大气透过率、大气背景辐射(大气的上下行辐射)、包括太阳或月亮单次散射的辐射亮度、直射太阳辐照度等
- 协助建立起大气参数之间、大气参数与其他参数之间的经验关系
- 也是目前对要搞影像进行大气纠正的主要大气辐射传输模型之一
注意:内容摘自《基于辐射传输模型的机载高光谱遥感图像大气校正研究》论文,在此只做整理归纳,方便随时查看。
在对于6S和MODTRAN大气辐射传输模型的选择上,可以结合应用需求,以及掌握程度,视情况而定。