一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法。其步骤如下：基于Mie散射模型计算水底土壤颗粒物的单次散射反照率与散射相函数的不对称因子，设定热点宽度与热点高度，基于Hapke模型模拟得到裸露土壤的方向反射率；基于二流近似辐射传输理论，构建光学浅水水体遥感反射率模型；耦合Hapke模型与光学浅水水体遥感反射率模型，形成一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟的技术方案。本发明专利技术能实现对不同水深、水质、水底粗糙度与反照率、光照等情形下，沙质型水底光谱方向反射特性的精确描述。本发明专利技术是建立在辐射传输理论的基础上，具有物理意义明确、精度高、运算速度快等优点，具有业务化推广应用的前景。

A Simulating Method for Directional Reflection Characteristics of Sandy Bottom Spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法(一)所属
本专利技术涉及一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法，属于海洋
，在水色遥感技术研究和定量化应用方面具有重要意义。(二)
技术介绍
自然界大型水体(包括海洋、湖泊、河流与水库等)的底质类型主要分为：沙质型、淤泥型、水草型、珊瑚礁型以及上述类型的混合型。相对于其他水底类型，沙质型水底具有较强的反射特性，对光学浅水遥感信号产生显著的影响。因此，科学认识沙质型水底的二向反射特性对于海洋浅水水质精确反演、水深遥感反演等方面具有非常重要的意义。二向性反射是自然界中物体对电磁波反射的基本宏观现象，即反射不仅具有方向性，而且这种方向性还与入射方向、物体表面结构特征及物质组成等具有密切的关系。不同物体表面将入射的电磁波朝四面八方散射(除吸收外)，形成散射通量不同的空间分布，反射的方向性是其空间结构特征与材料波谱特征的函数。物体的反射特性通常用二向性反射分布函数(BidirectionalReflectanceDistributionFunction,BRDF)加以精确描述。大量事实与研究表明，地表存在着不同程度的非朗伯体特性。植被、土壤的二向反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：利用Hapke模型模拟裸露沙质土壤光谱的方向反射特性，具体技术流程如下：第一步：根据太阳入射方向与观测方向计算在该观测几何下的散射角：

【技术特征摘要】
1.一种沙质型水底光谱方向反射特性模拟方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：利用Hapke模型模拟裸露沙质土壤光谱的方向反射特性，具体技术流程如下：第一步：根据太阳入射方向与观测方向计算在该观测几何下的散射角：其中，φ为散射角，θs为太阳天顶角，θv为观测天顶角，为太阳方位角，为观测方位角；第二步：采用Henyey-Greenstein相函数计算土壤颗粒的平均散射相函数：其中，g表示不对称因子，取值范围为[-1,1]，其中，-1对应于后向散射，+1对应于前向散射；第三步：考虑散射的后向热点效应，计算土壤后向散射效应如下：其中，h表示与热点宽度相关的经验性参数，h＝tan(HWHM/2)，HWHM表示热点峰值一半处的半角宽度；第四步：计算土壤颗粒间的多次散射过程，用H(x,ω)表示：其中ω为颗粒物的平均单次散射反照率；第五步：计算裸露沙地光谱的方向反射率：其中，SH表示后向散射的热点峰值；步骤二：基于Mie散射模型计算土壤颗粒的单次散射反照率与散射相函数不对称因子，作为Hapke模型的输入参数，从而实现Mie散射模型与Hapke模型之间的耦合；步骤三：构建光学浅水的水体遥感反射率模型，叠加水体背景于裸露沙地表面，构建沙质型水底的浅海辐射场景；海表层上表面遥感反射比Rrs表示为：其中，为水—气交界因子，t-为从海表层下表面到上表面的透过率，t+为从海表层上表面到下表面的透过率，n为海水的折射率；Γ＝Qγ，γ是水—气界面内反射系数，Q＝Eu-/Lu-，ζ与Γ的值由Hydrolight水体光学辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冠华，牛春跃，杨松，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11