MOD37使用要點MODTRAN文件輸出文件輸入Edit|EditFileModtranASCIIusr名目下有：Modout1、Modout2、Modout3Modout1包含完整結果，波段平均透過率、輻亮度在最終一段。INTEGRATEDABSORPTIONFROM 625TO25000CM-1= 7170.3120CM-1AVERAGETRANSMITTANCE=0.7058INTEGRATEDTOTALRADIANCE= 2.602227E-03WATTSCM-2STER-1(FROM625TO25000CM-1)MINIMUMSPECTRALRADIANCE= 0.000000E+00WATTSCM-2STER-1/CM-1AT25000CM-1MAXIMUMSPECTRALRADIANCE= 1.168842E-05WATTSCM-2STER-1/CM-1AT 640CM-1BOUNDARYTEMPERATURE=BOUNDARYEMISSIVITY =輸入文件數據庫文件

0.0001.000文件。1NOVAM參數文件：文件名.NPR，6000米以下海面氣溶膠分布，較以前海洋氣溶膠模型有明顯改進。濾波器函數文件：文件名.FLT濾波器函數可用于計算有效大氣透過率或有效路徑輻亮度。濾波器函數包含Modtran80個波數點的相對響應。掃描函數文件：文件名.SCNModtran1cm-1，為降低輸出數據的光譜區分率，Modtran供給了掃描功能，可將輸出光譜數據與一個狹縫函數進展卷積運算。狹縫函數可以是三角形、矩形、Sinc.、Sinc.平方等函數。FWHM是狹縫函數的半寬度，最小設置值2cm-1，最大設置值50cm-1。因此，Modtran2cm-1。輸入的頻率增量〔步長〕DV是指輸出光譜數據采樣間隔，用波數表示，并ModtranDV100c-1FWHM2100cm-12cm-1，波數位于100cm-1采樣間隔區的大氣強吸取峰或輻射峰均不予計算。MODTRAN概述概述MODTRAN〔中區分率透過率的英文縮寫〕是美國空軍爭論試驗室開發的2LOWTRAN升級產品。實際上，MODTRAN包含了可供用戶選用的LOWTRAN完整模型。MODTRAN可計算特定大氣路徑的透過率和輻亮度。它既可作為獨立的程序運行，可可作為子程序或分立的模塊運行。MODTRAN源程序用FORTRAN77編寫，可向終端用戶供給源代碼。MODTRAN計算波數范圍0－50000cm-1，即最小波長0.2um。按1cm-1波數間隔分割，即計算步長1cm-1。大氣分層大氣高度0－100km，依據氣壓、溫度、分子吸取與消光系數對大氣層進展33層。MODTRANLOWTRAN的比較：LOWTRAN計算的光譜范圍與MODTRAN一樣，但計算步長為5cm-1，20cm-1。LOWTRAN的近似分子吸取帶模型僅有吸取系數、分子密度刻度函數等參數。要用作工作于下層大氣和地外表戰術系統大氣傳輸計算的關心工具，40LOWTRAN7計算精度大大降低。MODTRAN的分子吸取帶模型有吸取系數、譜線密度、平均譜線密度等個溫度有關參數。MODTRAN在對1cm-1波數間隔內吸取譜線積分時考慮了譜線的外形。MODTRAN適合大氣路徑高度30公里以上的透過率計算，但不適合大氣路徑高度60公里以上的透過率計算，由于很多分子不處于局部的熱力學平衡狀態，不能依據四周的溫度確定分子帶的輻射。MODTRAN大氣透過計算包括：1〕氣體分子譜線吸取；3氣體分子連續吸取；氣體分子散射；氣溶膠吸取和散射；MODTRAN路徑輻亮度計算包括：1〕大氣自身輻射；以單次散射方式進入路徑的太陽和/或月亮輻亮度；斜路徑對天觀看時的直接太陽輻照度；以屢次散射方式進入路徑的太陽和/或月亮輻亮度以及地球輻亮度。大氣路徑類型與參數MODTRAN計算時，要求先輸入路徑類型，再輸入路徑參數。水平路徑2個參數，即觀看點高度、路徑長度。這里的水平路徑系短路徑，不是長路徑。4斜路徑可選用的斜路徑參數包括：

觀看點高度〕；輻射源高度〕；HMIN：正切高度，僅用于長程。正切高度是路徑至地球的最低高度。r： 徑的長度大于此值。：天頂角，觀看點的重垂線與路徑的夾角；： 地心對觀看點、源點的張角。36種設置方法：1〕H1，2〕H1，

，H2；，r；3〕H1，H2，r；4〕H2，H1, ；5〕H2，H1, ；6〕H2，

r。5斜路徑至太空確定一個至太空的斜路徑需要輸入2個參數，共有3種設置方法：1〕H1， ；H1，HMIN；HMIN， ；2種方法主要用于臨邊探測(LimbViewing)。氣溶膠模型煙灰、海面噴沫、霧等。氣溶膠顆粒大小變化很大，僅存在于局部區域。氣溶膠分布與海拔高度有關，MODTRAN4層，分別建立氣溶膠模型。1〕邊界層(0-2km)；2〕對流層頂部(2-10km)；3〕同流層底部(10-30km)；4〕同流層〔中間層〕(30-100km)。模型主要有：農村、都市、海洋、對流層、霧等。670％的可溶物質〔氨、硫酸鈣及有機化合物〕和占30％類灰塵氣溶膠混合而成。海洋的氣溶膠模型由鹽顆粒和背景兩局部組成，鹽顆粒是海水飛沫蒸發后再分散核水汽形成的較大顆粒，存在于離海面10－20米高處。海洋的背景氣溶膠與陸地農村氣溶膠相仿，唯一不同是沒有格外大的顆粒。都市氣溶膠模型由占比20％的燃燒生成物或工業源形成的類煙塵氣溶膠，其80％為農村氣溶膠。對流層氣溶膠模型代表了一種格外清徹天氣條件，能見度50公里。對流層頂部(2-10km)的氣溶膠比邊界層均勻的多，大顆粒快速削減。同流層底部(10-30km)的氣溶膠主要受季節影響，由于對流層頂部的高度是隨季節變化的變化。該層呈全球均勻分布，不受地理環境影響，主要顆粒是光化學反響產生的硫酸鹽顆粒和火山噴發時的火山灰。高層大氣的主要氣溶膠是流星灰。大氣模型大氣模型。標準的大氣模型有：1〕1976年美國“標準”大氣：1976年，由美國制定，用中緯度平均值表示。15°。45°，7月。45°，1月；60°，7月；60°，1月346種模型大H2O、CO2、O311種氣體含量隨高度的分布。例如：中緯度夏天模型大氣的氣壓、溫度及水分子含量的高度分布如下表所示。7MODTRAN屏幕輸入MODTRAN的屏幕輸入參數有模型大氣〔ModelAtmosphere〕、氣溶膠(Aerosol)、幾何參數和光譜帶(GeometryandSpectralBand)3大類，參數輸入屏幕上分別用1、2、3〕標注。“模型大氣”輸入參數屏幕標題：ModelAtmosphere(1)8計算選擇MODTRANMODTRANLOWTRAN模型。大氣模型大氣模型包括標準大氣模型和用戶自定義。標準模型大氣與 LOWTRAN一樣，共6種，其中1976年美國標準大氣是一種標準的大氣模型，其余5種模型反映了季節、緯度對大氣性質的影響。用戶自定義大氣模型有兩種，要求用戶輸入氣象數據。路徑類型大氣路徑有水平路徑、斜路徑、斜路徑至太空3種。需輸入的路徑參數如前所述，在“幾何參數和光譜帶”屏幕上輸入。運行方式MODTRAN有透過率〔Transmittanc〕、熱輻射亮度〔ThermalRadianc、有散射輻亮度RadiancewithScatterin〕、太陽直射照度DirectSolar等四種運行模式透過率過率之積。透過率運行模式下，可輸出以下結果：總路徑透過率；H2O，CO2,O3等吸取氣體的透過率；分子散射的透過率；9氣溶膠透過率。熱輻射亮度熱輻射亮度模式〔MODE=1〕可計算路徑大氣輻射的輻亮度〔即大氣輻亮度〕和路徑的總透過率，大氣輻射主要在熱紅外波段，故稱大氣熱輻射。熱輻射亮度運行模式下可輸出以下結果：總路徑透過率〔Trans.Total〕－與路徑類型、路徑大氣吸取、散射的衰減系數有關。路徑熱輻射〔PathThermal〕－路徑大氣熱輻射的光譜輻亮度。熱散射〔ThermalScat〕－路徑外大氣熱輻射經散射進入路徑的光譜輻亮度，通常可無視。外表輻射〔SurfaceEmission〕－特定溫度、比輻射率邊界層外表熱輻射產生的光譜輻亮度。地面反射的總輻亮度〔TotalGroundReflected〕－大氣熱輻射經地面反射產生的光譜輻亮度，通常可無視。10〔TotalRadiance〕–2343〕5〕可無視，總輻亮度2〕4〕輻亮度之和。光學深度〔OpticalDepth〕－單位：Km-1，應是衰減系數，光學深度〔大氣質量〕是衰減系數對路的積分。邊界層可以是地球、云、飛機等，MODTRAN假設邊界層均為灰體，用戶須輸入邊界層溫度和外表反射率〔SurfaceAlbedo〕，以確定外表放射的輻亮度。邊0，此時邊界層溫度依據大氣模型確定。如不用缺省值，用戶可輸入邊界層確實定溫度和外表反射率。比輻射率等于〔1－外表反射率01，即認為是黑體。MODTRAN也供給了幾種典型的邊界層，包括：雪、森林、植被、草地、海洋、沙漠等，這幾種典型邊界層在紅外波段的光譜反射率和光譜比輻射率都是確定的。例如：雪Snowcover(fresh)Spectralcoverageis1.4to50.micrometers(200to7143wavenumbers)Wavelength RHO EPS反射率 比輻射率1.40.48.521.46.05.951.55.05.951.85.24.761.93.02.982.08.02.982.25.17.832.35.06.942.45.02.983.00.02.98113.20.07.935..02.9820..02.9850.森林.02.98沙漠云12海洋Ocean(notgrazingangles)Spectralcoverageis1.0to14.micrometers(714to10000wavenumbers)WavelengthRHOEPS1.0.03.971.5.03.972.0.02.982.6.01.992.9.05.953.4.02.984.0.02.986.0.02.988.0.01.9910..02.9812..04.9614..06.94HY145°傾角觀看海面的路徑輻亮度和透過率。輸入文件：PcModWin37\Usrer\HY1熱輻射輻亮度〔全波段〕.ltn輸入參數：中緯度、夏天，23300K0.03。13輸出曲線如圖，大氣熱散射、地面反射的熱輻射均可無視，觀看點的總輻亮CO2吸取帶的大氣輻射，來自地球外表的輻射可以無視。有散射輻亮度熱輻射亮度運行模式的路徑輻亮度只考慮路徑大氣和地面的熱輻射，有散射輻亮度運行模式〔MODE=2〕的路徑輻亮度不僅考慮路徑大氣和地面的熱輻射，〔太陽、月亮、地球等〕產生的大氣散射輻亮度和地面反射輻亮度。路徑大氣的散射有分子散射、氣溶膠散射，分子散射主要影響可見光波段的14大氣散射進入路徑將增加路徑的輻亮度。MODTRAN的單次散射僅計算太陽或月亮光散射后進入路徑，不考慮進入路徑散射光再次散射，離開路徑。散射輻亮度和觀看方向與太陽/月亮照耀的相對位置遙感，計算時須輸入太陽/月亮幾何位置〔Solar/LunarGeometry〕相關參數。有散射輻亮度運行模式下，可輸出以下結果：－與路徑類型、路徑大氣吸取、散射的衰減系數有關。路徑熱輻射〔PathThermal〕－路徑大氣熱輻射的輻亮度。熱散射〔ThermalScat〕－大氣熱輻射經散射進入路徑的輻亮度，通常可無視。外表輻射〔SurfaceEmission〕－特定溫度、比輻射率界面熱輻射產生的輻亮度。太陽散射輻亮度〔SolarScatterRadianc。－太陽輻射經散射進入路徑并到達觀看點的輻亮度。單次散射輻亮度〔SingleScatterRadiance〕射輻亮度。總地面反射〔TotalGroundReflected〕－太陽光地面反射產生的輻亮度，包括太陽直射光地面反射和散射光地面可無視。直接地面反射〔DirectGroundReflected〕－太陽直射的地面反射的輻亮度〔p3809〕總輻亮度〔TotalRadiance〕－觀看點在視線方向接收到的輻亮度，是路徑大氣熱輻射、地面熱輻射、15總輻亮是路徑大氣熱輻射、地面熱輻射輻亮度之和。在VIS、NIR、SW波段，路徑大氣熱輻射可無視，總輻亮度是路徑大氣太陽散射和地面反射輻亮度之和。太陽反射輻亮度〔ReflectedSolar〕－大氣層外太陽光100％漫反射產生的輻亮度，可作為外層空間太陽輻射基準。觀看點太陽反射輻亮度〔SolaratObserver〕100％漫反射產生的輻亮度，可作為觀看點處太陽輻射的基準。12〕光學深度(OpticalDepth)的積分。HY145°傾角觀看海面的路徑輻亮度和透過率。輸入文件：HY1太陽散射輻亮度〔全波段〕.ltn。輸入參數：太陽天0°。中緯度、夏天，23300K0.03。徑大氣的熱輻射輻亮度之和，大氣散射、海面反射均可無視。16陽散射遠強于海面反射。太陽直射照度Irradiance”〕運行模式〔MODE=3〕可計算：1〕大氣層外的太陽正入射的光譜輻照度；太陽透過大氣到達觀看點的光譜輻照度；路徑透過率。這里的大氣層外太陽照度或觀看點太陽照度商定為正入射照度。太陽的入射照度和地面照度〔天頂角0°，VIS-LWIR〕17太陽的入射照度和地面照度〔0°，VIS-NIR〕至海面大氣透過率〔0°，VIS-NIR〕 “氣溶膠”輸入參數屏幕標題：Aerosole(2)氣溶膠模型NoAerosolAttenuation =0=noaerosoleffectsincludedinthecalculationRural-VIS=23km=1=RURALextinction,defaultVIS=23kmRural-VIS=5km =2=RURALextinction,defaultVIS=5kmNavyMaritime =3=NAVYMARITIMEextinction,setsitsownVISMaritime-VIS=23km =4=MARITIMEextinction,defaultVIS=23kmUrban-VIS=5km

=5=URBANextinction,defaultVIS=5km18Tropospheric-VIS=50km =6=TROPOSPHERICextinction,defaultVIS=50kmUserDefined-VIS=23km =7=USERDEFINEDextinction,defaultVIS=23kmFogadvection-VIS=.5km =8=FOG1(advectionfog)extinction,defaultVIS=0.2kmFogradiation-VIS=.2km =9=FOG2(radiationfog)extinction,defaultVIS=0.5kmDesertextinction =10=DESERTextinction,setsitsownVISfromWSS氣溶膠模型季節修正主要對季節變化引起對流層高度的變化進展修正。“幾何位置和光譜帶”輸入參數屏幕提示：Geometry andSpectralBand(3)路徑參數”水平路徑、斜路徑等〕，再在屏幕3h的框中選擇路徑參數設置方法〔如高度、天頂角、路徑長度等〕，方可輸入具體路徑參數。每個路徑參數均可設置初值、終值、步長，即可得到多組路徑參數的計算結果。光譜帶參數須輸入的參數包括：初始、終值、增量或狹縫函數的半寬度(FWHM)的波數(cm-1)或波長(umnm)。太陽/月亮幾何位置入太陽/3種：輸入觀看點和太陽的地平經度、地平緯度；輸入內容包括：太陽日： 1－365，僅用于修正日地距離；觀看點經緯度：地經〔0°－360°〕、地緯〔90－90〕19太陽經緯度： 連線與地球交點的地經、地緯；路徑方位角： 0-360°〔正北為0°，正東為90°〕。輸入觀看點經緯度、太陽日〔1-365〕和觀看時刻的格林威治時間；輸入內容包括：太陽日： 1－365，用于修正日地距離和太陽的視位置；觀看點經緯度：地經〔0°－360°〕、地緯-90－90〕時間： 觀看時刻的Greenwich時間；路徑方位角： 0-360°〔正北為0°，正東為90°〕。〔視線與日地連線地面投影的夾角〕和觀看點的太陽天頂角輸入內容包括：太陽日： 1－365，僅用于修正日地距離；視線方位角： -180°－180°，所謂視線方位角實際上是視線轉至日地連線在方位方向轉過的角度，由北往東為正，反之為負。太陽天頂角： 0°－90°；Nsun pathW EpathlosS太陽光散射與散射角〔太陽光線與視線之間的夾角〕有關。方法1用太陽的地經、地緯確定太陽光的入射方向，視線方向由路徑的天頂角、方位角202的太陽光入射方向是依據太陽日、時間而定，視線方向仍由路徑的天頂角、方位角而定。如何確定觀看點太陽的天頂角、方位角可參見附2。由于路徑天頂角已設定，方法3要求輸入太陽天頂角和觀看視線與日地連線之間的方位角，已能完全確定太陽光與視線的相對位置，不必再要求輸入太陽和視線的方位角。附錄1：MODTRAN計算海洋衛星波段輻亮度HY-1技術參數衛星軌道

2.3衛星平臺相關參數798km，降交10:3030min衛星姿軌控三軸穩定，對地定向姿勢測量精度偏航 0.3 ，滾動、俯仰0.2姿勢指向精度姿勢穩定度偏航 0.5 ，滾動、俯仰三軸 0.01 /s0.4HY－1對可見光通道的靈敏度要求為：表2.26測量條件編號 譜段(μm)

S/;NE T〕

NE L1〕1 1〕1 μm-1〕B10.402～0.4229.103490.026B20.433～0.4538.414720.018B30.480～0.5006.564670.014B40.510～0.5305.464480.012B50.555～0.5754.574170.011B60.660～0.6802.463090.008

cm-2

Sr-1

μm-

〔mW cm-2 Sr-21B70.740～0.7601.612020.008B80.845～0.8851.093270.003計算大氣層外和海面太陽輻照度3，輸入參數：氣溶膠模型：洋面〔MaritimeVIS=23km〕;路徑參數： 觀看點高度0公里，太陽天頂角0°。光譜帶：0.4-0.9um大氣層外太陽照度的光譜曲線與5900K黑體的光譜曲線并不完全全都。因MODTRAN計算結果有少量差異。用普朗克定律可計算大氣層外，太陽的波段輻照度如下：H S kk5900K黑體波段出射度與全波段出射度之比。22大氣層外太陽的光譜輻照度為：HH譜段(μm)

用Plank定律計算大氣層外太陽光譜輻照度

MODTRAN方式3計算大氣層外太陽光譜輻照度0.402～B10.4220.555～

k2.47E-2

H H HaWcm-2um-1WcmWcm-2um-1Wcm-2um-10.1690.1740.1750.1800.09750.091E-33.50B5 2.56E-20.5750.845～B8 2.85E-20.885

E-33.90E-3計算HY-1處的光譜輻亮度2，輸入參數：氣溶膠模型：洋面〔Maritime海水： 溫度30