度状况的，得到国际上承认的假想大气温度、压力 和密度的垂直分布。所定义的标准大气多年作一次 修正。
使用1976年美国标准大气30km以下作为国家下午标10时准1分。
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光电成像原理
§4.1 大气的构成
标准大气的典型用途：用作压力高度计校准， 飞机性能计算，飞机和火箭设计，弹道制表和气象 制图的基础，假定空气服从使温度、压力和密度与 位势发生关系的理想气体定律和流体静力学方程。
辐射在其中传输时将产生折射、吸收和散射等现
象，从而导致辐射能量的衰减，影响光电成像系统
对目标的探测。
大气遥感
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§4.2 大气消光和大气窗口
一、大气消光
大气消光：大气对辐射能量折射、吸收和散射 等衰减作用称为消光。
大气消光的基本特点：
在干洁大气中，大气消光决定于空气密度和辐射通 过的大气层厚度；
描述大气中水蒸气含量的方法：
水蒸气分压强ev，单位是标准大气压（atm）或毫巴 （mb，1mb=100Pa）；
体积比浓度，单位是%；
混合比或质量密度比—单位质量空气中所包含的水 蒸气质量，单位是g/kg；
绝对湿度H—单位体积空气中所含水蒸气的质量， 单位是g/m3；
饱和水蒸气含量—一定温度下单位体积空气中所含 有的水蒸气质量的最大值，只与温度有关；(露点温度
大气气溶胶粒子浓度由于重力原因随高度按指数 衰减，在对流层的这种变化趋势为：
N z N 0expz / h0
其中，N是粒子浓度，z为高度，h0是与气候和地区 有关的特征高度，见表4-2(不同能见度条件下)。
气溶胶粒子对光波将产生散射，并且不同尺度
的粒子对不同波长的光波散射也不一样。气溶胶粒
互作用，原子或分子发生极化并依从入射光频率做 强迫振动，从而发生能量交换：
大气中有气溶胶粒子时，其消光作用增强；
在地面基本观测不到波长小于0.3um以下的短波紫 外辐射；
地面观测到的太阳光谱辐射中有明显的气体吸收带 结构。
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§4.2 大气消光和大气窗口
大气的消光作用主要由大气中各种气体成分及气 溶胶粒子对辐射的吸收和散射造成。
辐射在大气中传输时与气体成分和气溶胶粒子相
如果相对湿度Hr=100%，对应的水蒸气压强称 为饱和水蒸气压强：
ea HaRvT HaRv 273.15 td
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下午10时1分 光电成像原理
§4.1 大气的构成
3. 气溶胶粒子 气溶胶粒子是分散在气体中的固体微粒(半径小于几 十微米)或液态粒子 (图4-2不同成分的尺寸)的悬浮体系。
2. 分析模式
气压、密度和温度等参数随几何高度的分布可 按照以下几种分析模式进行拟合：p93
等密度模式，式(4-6) ；
等温模式，式(4-7) ；
多元模式，式(4-8) 。
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下午10时1分 光电成像原理
§4.2 大气消光和大气窗口
大气是混合物，由多种元素和化合物混合而成， 是复杂的光学介质。
由大气层结构可知：大气不干燥，含有水蒸气，
并且水蒸气的含量随地理位置、温度、季节及气层 高度而变化。水蒸气主要集中在4km以下的气层中， 在14km以上的气层中，其含量变化很小。
水蒸气对辐射衰减非常严重，是光电成像系统 设计、分析和使用中必须重点考虑的因素。
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§4.1 大气的构成
第四章 辐射在大气中的传输
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§4 辐射在大气中的传输
各种图像探测器接收的信号都是以大气作 为传输媒介的电磁波。而大气本身对辐射有折 射、吸收和散射等作用，将造成辐射能量的衰 减，即大气的传输特性直接影响图像探测器的 探测效果，很多技术指标的制定都与一定的大 气条件相对应。
平流层 20
对流层顶
T/K
非常丰富。
光电成像系统基本上工作在 对流层 对流层或平流层下部(20-25)。
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§4.1 大气的构成
二、大气的组成
大气是混合物，由多种元素和化合物混合而成， 可分为干洁大气、水蒸气以及其他悬浮的固体和液 体粒子。 1. 干洁大气
干洁大气是指不含水蒸汽和气溶胶粒子的大气。 分为：
表示湿度-露点与气温的差值表示大气中水汽距离饱和的程度。)
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§4.1 大气的构成
相对湿度Hr—单位体积空气中所含水蒸气的质量与
同温度下饱和水蒸气质量分数Ha之比，以百分数表
示。
Hr

H Ha
绝对湿度H与水蒸气压强ev的关系是：
ev HRvT ,
Rv =4.165102J/(kg K)是气体常数，T是热力学温度
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§4.1 大气的构成
z/km
一、大气层结构
根据大气的温度、成分、电离状态和其他物理 性质在垂直方向将大气划分成若干层次：
100 热成层
中间层 60
对流层集中了约80%的大气 中间层顶 质量和90%以上的水汽。对流
层温度变化较大。
平流层集中了约20%的大气
平流层顶
质量，水汽非常少，臭氧含量
常定成分：在大气中的含量随时间、地点变化 很小。主要有氮、氧、氦、氢、氖、氩、氪和氙等， 占据了绝大部分干洁空气的体积。
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§4.1 大气的构成
可变成分：在大气中的含量随时间、地点的改
变而变化。主要有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、臭 氧、氨、二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮等，这些 气体所占体积很小，但是对辐射的吸收和散射贡献 大2. 。水蒸气
三、大气模式
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§4.1 大气的构成
大气的成分随地理位置、季节和温度有很大变
化，这些变化对大气的光学性质有明显影响，局部 区域大气成分只沿高度方向变化。
描述大气特征的主要参数：气压、温度、温度递减 率和密度等的地面值及它们的高度轮廓。并且这些 参数复杂多变。
1. 标准大气
标准大气的定义：能够粗略地反映周年、中纬
子尺度的分布决定了光波的散射。
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8Байду номын сангаас
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§4.1 大气的构成
目前，普遍采用广义伽马分布来描述气溶胶粒 子尺度分布的成因：
nr ar2 expcrd
式中，r是粒子半径，n(r)是半径r处单位半径间隔内 气溶胶粒子浓度，a、b、c、d是拟合参数，选择不 同的拟合参数分别描述雨、雾、云等粒子的尺度分 布和宏观的光学特性。