用于大氣輻射傳輸校正的模型主要有5S模型，6S模型，LOWTRAN模型，MODTRAN模型和FASCODE模型。其中可以分為兩類：1）、5S和

6S模型；2）、LOWTRAN模型，MODTRAN模型和FASCODE模型。除此以外，還有一些根據上述模型商業化的校正軟件所進行的改進模型，主要

有ACORN和FLASSH模型。

15S和6S模型。1986年，法國里爾科技大學大氣光學實驗室Tanré等人為了簡化大氣輻射傳輸方程，開發了太陽光譜波段衛星信號模擬程序5S，用來模擬地氣系統中太陽輻射的傳輸過程并計算衛星入瞳處輻射亮度。1997年，EricVemote對5S進行了改進，發展到6S（SECONDSIMULATIONOFTHESATELLITESIGNALINTHESOLARSPECTRUM）,6S吸收了最新的散射計算方法，使太陽光譜波段的散射計算精度比5S有所提高。

1.15S模型

該模型在假設均一地表的前提下，描述了非朗伯反射地表情況下的大氣影響理論，并假定大氣吸收作用與散射作用可以耦合，就像吸收粒子位于散射層的上面一樣。隨后發展成為6S模型。

1.26S模型

6S是在5S的基礎上發展而來的，該模型采用了最新近似和逐次散射算法來計算散射和吸收，考慮了地表的非朗伯特性，在計算透過率時加入了3種新氣體

（ＣＨ４，Ｎ２O，ＣＯ），提高了瑞利散射與氣溶膠散射的計算精度。光譜積分的步長從5nm改進到2.5nm，同5S相比，它可以模擬機載觀測、設置目標

高程、解釋BRDF作用和臨近效應，增加了兩種吸收氣體的計算（CO、N2O）。采用方法逐次散射算法計算散射作用以提高精度。缺點是不能處理球形大氣和

limb(臨邊)觀測。

1.3ATREM模型

另一個優秀的大氣校正模型是ATREM,在6S基礎上改進，

它是科羅拉多大學開發的大氣校正軟件包。利用Malkmus窄波段模型計算７種大氣氣體（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＨ４、Ｏ２）的透過率，

利用３波段比值技術計算每個像元的水汽含量，利用６s輻射傳輸模型模擬大氣的散射過程，產生的最終結果包括一幅水汽含量圖像和大氣校正過后的反射率影像。這種模式是在假定無云大氣的情況下，考慮了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和氣溶膠的散射以及非均一地面和雙向反射率的問題。

2LOWTRAN模型，MODTRAN模型和FASCODE模型

LOWTRAN，MODTRAN

和FASCODE都是由美國空軍地球物理實驗室（AFGL）根據不同的應用目的而開發和研制的寬帶、窄帶和逐線計算的大氣輻射傳輸模型及其相應的應用軟

件。它們之間相互借鑒，取長補短，具有一組共享的公共模塊，在編程時如同拼積木似的互相調用，這樣也便于互相比較。

這三個大氣輻射傳輸模型具有如下共同的特點：它們都可以在非常寬的電磁波譜范圍（0～50000cm-1，0.2m～∞）內使用，都涉及了復雜大氣條件下

多種輻射傳輸量的計算。在這些計算模型中都包括了1976年美國標準大氣作為高度函數的溫度、壓力、密度以及水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳和一氧化二氮等

30種氣體混合比的六種參考模型大氣，這些大氣模型適合氣候學選擇的范圍。同時還可以根據理論計算或實測資料，由用戶自行定義模型大氣，使這個模型在特定

環境下仿真和使用顯得特別靈活。此外，在這些傳輸模型實用程序中包括了具有代表性的大氣、氣溶膠、云和雨的模型，這些復雜的天氣環境使它們具有更廣泛的應

用。模型還包括了水平、垂直、傾斜向上和向下傳輸等各種復雜的幾何關系，在計算大氣傾斜路徑及沿著傳輸路徑衰減量時，都考慮了大氣折射和地球的曲率。這些

輻射傳輸模型都利用了HITRAN數據庫中的基本分子常數，然而，它們采取了各不相同的處置方法把這些常數換算成透過率和輻射度，顯然，這些輻射傳輸模型

具有不同的精確性。下面我們將討論這些模型在應用這個信息時所采取的不同方法。

2.1LOWTRAN模型

LOWTRAN系列是計算大氣透過率及輻射的軟件包，由美國空軍地球物理實驗室用FORTRAN語言編寫。目前流行的是1989年2月公布的LOWTRAN7版本。它以２０ｃｍ－１的光譜分辨率的單參數模式計算０ｃｍ－１～５００００ｃｍ－１（０．０２μｍ～∞）的大氣透過率、大氣背景輻射、單次散射的陽光和月光輻射亮度、太陽直接輻照度。ＬＯＷＴＲＡＮ７增加了多次散射的計算及新的帶模式、臭氧和氧氣在紫外波段的吸收參數。程序考慮了連續吸收、分子、氣溶膠、云、雨的散射和吸收、地球曲率及折射對路徑及總吸收物質含量計算的影響。

2.2MODTRAN模型

MODTRAN是LOWTRAN的改進模型，它將光譜分辨率從LOWTRAN的２０ｃｍ－１提高到２ｃｍ－１，主要改進包括發展了一種２ｃｍ－１的光譜分辨率的分子吸收的算法并更新了對分子吸收的氣壓溫度關系的處理，同時維持LOWTRAN7的基本程序和使用結構。許多大氣校正模型就是在MODTRAN的基礎上

發展起來的，如ＡＣＯＲＮ（ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣＯＲｒｅｃｔｉｏｎＮｏｗ）和

ＦＬＡＡＳＨ（ＦａｓｔＬｉｎｅ－ｏｆ－ＳｉｇｈｔＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｐｅｃｔｒａｌＨｙｐｅｒｃｕｂｅｓ）模型。ＡＣＯＲＮ

是由ＩｍＳｐｅｃＬＬＣ公司開發的用于大氣校正的商業化軟件包，可以對３５０ｎｍ～２５００ｎｍ之間的高光譜與多光譜數據進行大氣校正，它利用

ＭＯＤＴＲＡＮ４模擬大氣吸收以及分子和氣溶膠的散射效應，并形成一系列查找表（ｌｏｏｋ－ｕｐ－ｔａｂｌｅｓ），利用查找表逐像元估算水汽含量。

ＡＣＯＲＮ的一個主要特點在于它利用全光譜擬合解決了水汽與植被表面液態水重疊吸收的問題。ＦＬＡＡＳＨ模型是由光譜科技公司

（ＳｐｅｃｔｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＩｎｃ．）、美國空氣動力研究實驗室（ＡＦＲＬ）與波譜信息技術應用中心（ＳＩＴＡＣ）聯合開發的大氣校正軟件包，它工

作的波段范圍在４００ｎｍ～２５００ｎｍ之間。ＦＬＡＡＳＨ同樣利用ＭＯＤＴＲＡＮ４生成一系列的大氣參數查找表，其最大特點在于考慮了鄰邊效應。

2.3FASCODE模型

FASCODE是一個完全的逐線Beer-Lambert算法，它以最精細的光譜分辨率“精確”計算孤立的、重疊的分子譜線，這樣的光譜分辨率與任意版本的HITRAN的分子成分躍遷資料相兼容。通過對每一層分子吸收，散射效應（分子和氣溶膠）及一些連續吸收的計算，FASCODE提供了“精確”透過率計算的處理。并且FASCODE考慮了非局地熱力平衡狀態的處理，原則上它的應用高度不受限制。因此，FASCODE通常用作評估遙感系統參數化帶模型的基準。

參考文獻：

1大氣輻射傳輸模型的比較研究，孫毅義等，2004,2強激光與粒子束

2光學遙感大氣校正研究進展亓雪勇等2005，12國土資源遙感

36Smanualhttp://6s.ltdri.org

6S模式簡介

對衛星遙感影像進行大氣糾正是依據大氣輻射傳輸模型來完成的。

6S模式，全稱為“Seeond Simulation of satellite signal in the

Solar Spectrum”，是1996年由法國大氣光學實驗室(Laboratoire d’optique

Atmospherique)在5S模式的基礎上開發出來的。它主要用來估計在無云的情況下，由氣象傳感器或地球遙感衛星獲取的在0.25一4μm太陽光譜的輻射，主要特點為:

1

、通過使用了狀態近似(the State of the art

approximation)和多次散射(successive order of scattering

method)方法來求解輻射傳輸方程，能較好的解決瑞利散射和氣溶膠的影響。它將大氣分成12層，離散角分為12個，分別計算不同層和離散角的輻射傳輸值，減少計算量，較少整層處理的難度，較少了計算的誤差。

2

、6S在假定水汽在氣溶膠層之上或之下的情況下，近似解決了水汽與氣溶膠之間的散射和吸收匹配的問題。

3、計算波段范圍是太陽光譜波段0.25一4μm;

4、對下墊面的類型有多種選擇，包括，朗伯體、非朗伯體以及非均一地表反射可供選擇，引入了BRDF模型來考慮均一地表條件下的二向反射問題，另外，用戶還可以根據實際地表反射率特征進行自定義，同時考慮了地面高程的影響。

5、模式中氣溶膠模式也很靈活，不但提供了幾種標準氣溶膠模式，還可以根據光度計實測數據或者氣溶膠粒子譜分布來自定義。

6、除了給出了常用遙感器的波段響應函數，還可以根據用戶需要自行定義波段以及響應函數，擴大了適用傳感器的范圍。

7、大氣模式有標準和用戶自定義可供選擇，在大氣模式中考慮了新的氣體(CH4，NZO，CO)的影響。

8、有兩種計算方式:正算和反算，正算就是根據地表反射率情況和大氣的環境參數，計算出傳感器應該接收到的輻射亮度值。反算是用戶給定傳感器的輻射亮度與大氣環境參數，計算出大氣的光學參數，進一步利用大氣參數和傳感器接收值反算出地表反射率，即大氣訂正過程。

6S模型的不足有:

1、光譜條件只能使在0.25一4μm范圍，只有當波段的吸收性不是很顯著時，能很好的處理波段上同時存在吸收和散射的問題。

2、氣溶膠模式選擇上，能見度要在5km以上，能見度太小使計算出來的結果可能不可靠。

3、不能處理有云情況下的輻射問題。