[发明专利]一种行星大气辐射的获取方法及其应用

说明书

本发明公开了一种行星大气辐射的获取方法及其应用，所述行星大气辐射的获取方法包括：将大气层模拟空间区域划分成三维格子，每个格子内的光学性质固定不变，当光子首次碰撞后，判断光子的所在位置以及碰撞类型，根据光子的碰撞位置以及所述碰撞类型，更新光子的光子状态，当光子被接收器接收时，根据光子状态获取散射辐射、直接辐射与总辐射，当所述接收器未接收到光子时，则重新抽样光子方向与光学厚度，并记录下一次碰撞的情况直至所述光子消亡或逃逸出所述大气层模拟空间区域。通过本发明公开的行星大气辐射的获取方法及应用，提高获取大气辐射的精准度。

技术领域

本发明涉及定量遥感模拟领域，具体来说是一种行星大气辐射的获取方法及其应用。

背景技术

美国、德国、法国分别发展了火星表面光照计算工具。我国对于火星大气辐射传输相关研究基础较为薄弱，没有自主研发的火星大气辐射传输模型。国外的火星大气辐射传输模式认为表面太阳辐射主要取决于火星季节、火星大气光学深度、太阳天顶角，以及表面反照率，其中表面反照率则设置在0.2-0.4范围内变化。且此类模型没有考虑火星大气、水冰云和沙尘的三维特性以及不同研究区域地表反照率的变化，将大气、水冰云和沙尘的影响直接归于光深的变化，忽略了光在传输过程中与大气和沙尘的相互作用。得到大气的透过率和反射率的相对误差高达15～20％；且忽略水平方向上微物理特性的变化，不考虑水平方向上辐射的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星大气辐射的获取方法及其应用，解决现有技术中忽略三维特性以及地表反照率变化对获取辐射结果的影响，提高了计算效率。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

将大气层模拟空间区域按照经纬度和高度划分成三维格子，每个格子内的光学性质固定不变，并初始化光子能量、能量权重、光子位置、光子方向；

当所述光子首次碰撞后，获取所述光子的路径光学厚度，所述路径光学厚度为所述光子的初始位置至其原所述三维格子边界的距离；

当所述光子的碰撞点在其原所述三维格子内部时，记录所述光子的所述碰撞位置，当所述光子的碰撞在原所述三维格子外并仍在所述大气层模拟空间区域时，并更新所述光子穿过大气层边界时的所述光子位置、所述光子方向及所述光子能量；

抽样所述光子的碰撞类型，并根据所述碰撞类型更新所述能量权重；

判断所述光子碰撞时是否被接收器接收，当所述光子被所述接收器接收时，根据到达所述接收器的光子的状态获取天空的散射辐射、直接辐射与总辐射，当所述光子未被所述接收器接收时，判断所述光子是否消亡，当所述光子未消亡时，重新抽样所述光子方向与所述光学厚度，并记录下一次碰撞的情况直至所述光子消亡或逃逸出所述大气层模拟空间区域。

在本发明一实施例中，通过判断光学厚度是否小于所述路径光学厚度，判断所述光子的碰撞是否在其原所述三维格子内部，所述光学厚度为抽样的所述光子的所述碰撞位置至所述光子的初始位置的距离。

在本发明一实施例中，当所述光子的碰撞在原所述三维格子外并仍在所述大气层模拟空间区域时，更新所述光学厚度。

在本发明一实施例中，当所述光子的碰撞在原所述三维格子外并仍在所述大气层模拟空间区域时，更新所述光子穿过大气层边界时的所述光子方向的方法包括：

其中，n为折射系数，(a,b,c)为新传输方向的所述光子方向单位长度的坐标，(a₀,b₀,c₀)为原传输方向的所述光子方向单位长度的坐标。

在本发明一实施例中，当所述光子的碰撞在原所述三维格子外并仍在所述大气层模拟空间区域时，更新所述光子穿过大气层边界时的所述光子能量的方法包括：