袁德寶，崔希民，邱亞輝，王果，賈西茜，范冬麗，郎 博

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京 100083；2.國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100094）

1 引言

從黑體輻射出發(fā)，估測(cè)黑體的輻射亮度值范圍，根據(jù)基爾霍夫定律導(dǎo)出實(shí)測(cè)物體的輻亮度并分析目標(biāo)地物輻射特性，在一定的模式下求解大氣的路徑輻射亮度作為地物輻射的亮度對(duì)比背景，對(duì)比大氣和目標(biāo)物體的輻射特性及在大氣分層中的傳輸模型，得出信噪比較高的波譜范圍。

2 黑體輻射特性分析

以下為黑體分別在273K、280K、285K、290K、295K、300K、305K、315K、320K溫度時(shí)，輻射亮度隨波長(zhǎng)的變化：

圖1 黑體在不同溫度下隨時(shí)間的輻射亮度

黑體的輻射亮度隨波段的變化近似輻射拋物線，最大值集中在一定的波段區(qū)間。

3 目標(biāo)地物輻射及傳輸模型

3.1 目標(biāo)地物熱輻射

熱紅外遙感的主要發(fā)射源來自于目標(biāo)地物的自身熱輻射，傳感器所接收輻射的能量為目標(biāo)地物輻射的能量經(jīng)過大氣消減后的輻射亮度值，考察目標(biāo)地物一天內(nèi)在不同時(shí)刻不同溫度下的輻射亮度值，并根據(jù)普朗克公式可以求得目標(biāo)地物的輻射亮度值。

3.2 輻射傳輸模型

該層氣體對(duì)輻射的吸收率：

經(jīng)過該層氣體后輻射亮度的變化為：

若將大氣分為十層則對(duì)每一層分別積分可以得到輻射亮度經(jīng)過十層大氣的變化值。

4 目標(biāo)—背景對(duì)比度

目標(biāo)-背景對(duì)比度為［6］：

由公式的結(jié)果可以看出，大氣外目標(biāo)背景對(duì)比度與目標(biāo)固有輻射亮度和觀測(cè)者所看到的背景天空亮度及觀察路徑的透過率有關(guān)。

5 實(shí)例分析

目標(biāo)地物選擇裸土、水體、居民地（水泥建筑）、柏油路面和植被。

大氣模式：中緯度大氣廓線，傾斜路徑；

氣溶膠及臭氧模式：使用用戶定義的氣溶膠及臭氧剖面；

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：地表反照率及一天內(nèi)目標(biāo)地物溫度曲線數(shù)據(jù)。

5.1 目標(biāo)地物輻射亮度曲線

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

5.2 根據(jù)MODTRAN得出大氣透過率曲線：

圖7 水汽的吸收譜線

圖8 吸收譜線

圖9 大氣總吸收譜線

5.3 目標(biāo)—背景對(duì)比度曲線

圖10 大氣的輻射亮度曲線

圖11 背景—大氣對(duì)比度

6 結(jié)論

（1）目標(biāo)物體在一天內(nèi)不同溫度下輻射亮度峰值的波譜范圍為。

綜合考慮以上分析，得出一條透過率較高、輻射相對(duì)較強(qiáng)、背景-目標(biāo)區(qū)分度相對(duì)較大的波譜區(qū)間為。

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