基于逐线积分的氧气A吸收带透过率的算法研究

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光谱测量在环境监测、气象遥测、工业技术以及农业领域等方面具有广泛的应用价值。随着近年来精细光谱技术的突破发展,氧气A吸收带作为一种新型的大气反演通道,凭借其特有的谱线特性在大气温压廓线反演及云顶高度反演等气象领域全面的应用。与此同时,大气辐射模式也在不断发展,精度也越来越高。利用氧气A吸收带的本身特性,以其为研究对象的大气辐射模式也受到了更多的关注。本文在深入研究氧气A吸收带的基本特性的基础上,并详细了解大气传输辐射模式,采用插值拟合算法实现基线拟合,利用得到的吸收光谱来计算带平均透过率。  计算氧气A吸收带的透过率,辐射模式的选择是该方法的关键。逐线积分是逐条计入大气气体吸收谱线贡献的一种精确的透过率计算方法。由于逐线积分计算精度比较高,透过率的计算对精度的要求是极高的,因此本文采用其作为氧气A带吸收系数计算的辐射模式。  在以上研究的基础上,本文将逐线积分算法在matlab中实现,并且设计了与之相应的GUI界面,可以显示不同条件下水平路径的吸收系数的计算结果,利用该计算结果,在matlab中进行了基线拟合算法的仿真,进而得到不同距离条件下的透过率。在水平路径计算仿真的基础上,本文又对斜程路径的透过率进行了近似计算并在matlab中实现仿真。通过一系列的理论计算和仿真,本文采用ABB光源作为辐射源,分别采用ocean光纤光谱仪和Avantes光纤光谱仪,在不同距离条件下,进行了相应的实验,将反演距离和给定距离相比较,其误差在允许范围内,该实验也验证了该方法的可行性。  本文提出了以氧气A吸收带为传输媒介,利用氧气对辐射的吸收后的光谱来计算带平均透过率。通过大量的理论计算及其仿真,并且进行了相应的实验,验证其可行性,实验结果比较理想,也验证了该方法的可行性,透过率的计算也为氧气A吸收带的应用提供了一条新的路径。
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