2024年6月1日发(作者：勤贝)
大气辐射传输模型6S
1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科
技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳
光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE
SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处
辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION
OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计
算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。
这种模式是在假定无云大 气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分
子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光
谱积分的步长从5nm 改进到2.5nm，同5S相比，它可以模拟机载观测、设置目
标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计算（CO、N2O）。
采用SOS (successive order of scattering) 方法计算散射作用以提高精度。
缺点是不能处理球形大气和limb (临边)观测。
它其中主要包括以下几个部分：
（1）太阳、地物与传感器之间的几何关系:用太阳天顶角、太阳方位角、观测天
顶角、观测方位角四个变量来描述；
（2）大气模式：定义了大气的基本成分以及温湿度廓线，包括7种模式，还可
以通过自定义的方式来输入由实测的探空数据，生成局地更为精确、实时的大气
模式，此外，还可以改变水汽和臭氧含量的模式；
（3）气溶胶模式：定义了全球主要的气溶胶参数，如气溶胶相函数、非对称因
子和单次散射反照率等，6S中定义了7种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义
模式；
（4）传感器的光谱特性：定义了传感器的通道的光谱响应函数，6S中自带了大
部分主要传感器的可见光近红外波段的通道相应光谱响应函数，如TM，MSS，
POLDER和MODIS等；
（5）地表反射率：定义了地表的反射率模型，包括均一地表与非均一地表两种
情况，在均一地表中又考虑了有无方向性反射问题，在考虑方向性时用了9种不
同模型）。
这5个部分便构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递
到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达传感器的整个辐射传输过程。
6S的输入参数主要有9个部分组成：
（1）几何参数
6S两种输入方法⑴ 太阳和卫星的天顶角和方位角以及观测时间(月,日)。⑵ 卫
星的接收时间(月,日,年)、像素点数、升交点时间，由程序计算太阳和卫星的天
顶角和方位角。特别注意的是这里的时间采用世界时且要精确到1/6秒。
（2）大气模式
6S给出几种可供选择的大气模式，热带、中纬度夏季、中纬度冬季、近极地夏
季、近极地冬季、美国62标准大气也可自定义大气模式。
（3）气溶胶模式
三种选择：⑴ 无气溶胶。⑵ 自定义气溶胶模式。如，四种基本气溶胶的体积的
加权平均；气溶胶的谱分布加光度计测量结果（光学厚度）和复折射指数；直接
给出消光系数。⑶ 提供的三种气溶胶模式大陆型，海洋型和乡村型。
（4）气溶胶浓度
两种选择：⑴ 在550nm处的光学厚度 ⑵ 气象能见度（km）。故它也提供了两
者的相互关系。
（5）地面高度
以千米为单位的地面海拔高度（设为负值）。
（6）探测器高度
-1000代表卫星测量，0为地基观测，飞机航测输入以千米为单位的负值。
（7）探测器的光谱条件
给出了常见卫星Meteosat，Goes，NOAA/AVHRR和HRV，Landsat TM 和MSS，Modis
Polder的每个通道的光谱响应函数，也可选择自定义。
（8）地表特性
可以选择地表均一或不均一，也可选择地表为郎伯体或双向反射。6S给出了九
种比较成熟的BRDF模式供用户选择，也可自定义BRDF函数（输入个角度的反射
率及入射强度）
（9）表观反射率
输入反射率或辐射亮度，同时也决定模式是正向还是反向工作。当RAPP<-1时是
正向。RAPP>0（辐射亮度）或-1 行大气订正过程。
2024年6月1日发(作者：勤贝)
大气辐射传输模型6S
1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科
技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳
光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE
SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处
辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION
OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计
算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。
这种模式是在假定无云大 气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分
子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光
谱积分的步长从5nm 改进到2.5nm，同5S相比，它可以模拟机载观测、设置目
标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计算（CO、N2O）。
采用SOS (successive order of scattering) 方法计算散射作用以提高精度。
缺点是不能处理球形大气和limb (临边)观测。
它其中主要包括以下几个部分：
（1）太阳、地物与传感器之间的几何关系:用太阳天顶角、太阳方位角、观测天
顶角、观测方位角四个变量来描述；
（2）大气模式：定义了大气的基本成分以及温湿度廓线，包括7种模式，还可
以通过自定义的方式来输入由实测的探空数据，生成局地更为精确、实时的大气
模式，此外，还可以改变水汽和臭氧含量的模式；
（3）气溶胶模式：定义了全球主要的气溶胶参数，如气溶胶相函数、非对称因
子和单次散射反照率等，6S中定义了7种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义
模式；
（4）传感器的光谱特性：定义了传感器的通道的光谱响应函数，6S中自带了大
部分主要传感器的可见光近红外波段的通道相应光谱响应函数，如TM，MSS，
POLDER和MODIS等；
（5）地表反射率：定义了地表的反射率模型，包括均一地表与非均一地表两种
情况，在均一地表中又考虑了有无方向性反射问题，在考虑方向性时用了9种不
同模型）。
这5个部分便构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递
到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达传感器的整个辐射传输过程。
6S的输入参数主要有9个部分组成：
（1）几何参数
6S两种输入方法⑴ 太阳和卫星的天顶角和方位角以及观测时间(月,日)。⑵ 卫
星的接收时间(月,日,年)、像素点数、升交点时间，由程序计算太阳和卫星的天
顶角和方位角。特别注意的是这里的时间采用世界时且要精确到1/6秒。
（2）大气模式
6S给出几种可供选择的大气模式，热带、中纬度夏季、中纬度冬季、近极地夏
季、近极地冬季、美国62标准大气也可自定义大气模式。
（3）气溶胶模式
三种选择：⑴ 无气溶胶。⑵ 自定义气溶胶模式。如，四种基本气溶胶的体积的
加权平均；气溶胶的谱分布加光度计测量结果（光学厚度）和复折射指数；直接
给出消光系数。⑶ 提供的三种气溶胶模式大陆型，海洋型和乡村型。
（4）气溶胶浓度
两种选择：⑴ 在550nm处的光学厚度 ⑵ 气象能见度（km）。故它也提供了两
者的相互关系。
（5）地面高度
以千米为单位的地面海拔高度（设为负值）。
（6）探测器高度
-1000代表卫星测量，0为地基观测，飞机航测输入以千米为单位的负值。
（7）探测器的光谱条件
给出了常见卫星Meteosat，Goes，NOAA/AVHRR和HRV，Landsat TM 和MSS，Modis
Polder的每个通道的光谱响应函数，也可选择自定义。
（8）地表特性
可以选择地表均一或不均一，也可选择地表为郎伯体或双向反射。6S给出了九
种比较成熟的BRDF模式供用户选择，也可自定义BRDF函数（输入个角度的反射
率及入射强度）
（9）表观反射率
输入反射率或辐射亮度，同时也决定模式是正向还是反向工作。当RAPP<-1时是
正向。RAPP>0（辐射亮度）或-1 行大气订正过程。