反照率

反照率，是天體表面全部被照明的部分向各個方向散射的光流φ與入射到該天體表面的光流φ0之比。

行星物理學中用來表示天體反射本領的物理量，包括平面反照率、幾何反照率、邦德反照率等多種。其中最有價值的是邦德反照率（亦即球面反照率）。

遙感套用中反照率(Albedo)又稱半球反射率，定義為目標地物的反射出射度與入射度之比，即單位時間、單位面積上各方向出射的總輻射能量(M)與入射的總輻射能量(E)之比，常用α=M/E。

基本介紹

• 中文名：反照率
• 外文名：Albedo
• 別名：半球反射率
• 學科：行星物理學
• 分類：平面反照率、幾何反照率、邦德反照率等
• 釋義：目標地物的反射出射度與入射度之比

基本概念

它的定義是天體表面全部被照明的部分向各個方向散射的光流φ與入射到該天體表面的光流φ0之比：

A(邦德反照率)=φ/φ0，

它表示的是被天體表面反射到空間的太陽能的份額。暗黑物體比白色物體反照率低。一個反照率為 1的物體可將入射到它表面的全部光反射出去，這個物體是純白的；反之，反照率為零的物體則是純黑的。由此可見，行星和衛星的反照率定量地表明覆蓋在它們表面上物質的特性。

地表反照率

地表反照率概念

地表反照率是遙感反演中的第一重要參數，在概念上，反照率(Albedo)是對某表面而言的總的反射輻射通量與入射輻射通量之比。在一般套用中是指一個寬頻，如太陽光譜段(0.3~4.0μm)。對多波段遙感的某個譜段而言，稱為譜反照率(spectralAlbedo)。這都是指向整個半球的反射。對某波段向一定方向的反射，則稱為反射率(Reflectance)。地表反照率(Surface Albedo)是反映地表對太陽短波輻射反射特性的物理參量;

地表比輻射率（LandsurfaceEmissivity），LSE，又稱地表發射率，是地物向外輻射電磁波能力的表征。在地表溫度反演方面具有重要作用，是熱紅外遙感獲取地表溫度必不可少的參數。它不僅依賴於地表物體的組成，而且與物體的表面狀況(表面粗糙度等)及物理性質(介電常數、含水量、溫度等)有關，並隨觀測條件(觀測波長、觀測角度等)的變化而變化(趙英時等，2003)。由於真實物體的輻射出射度小於同溫度下黑體的輻射出射度，因而比輻射率被定義為物體在溫度T和波長又處的輻射出射度與同溫度、同波長下的黑體輻射出射度的比值。

相對於各種表麵條件的漫反射陽光的百分比

口為波長，T為物體溫度，Ms(T,口)為物體在溫度T、波長口處的輻射出射度，場MB(T,口)為同溫度、同波長下黑體的輻射出射度。比輻射率是一個無量綱的量，取值在0~1之間，一般可概括為地物類型、溫度、波長三者的函式(查書平，2004)。在8~14μm的熱紅外波段，對於存在豐富土壤和植被信息的陸地表面，比輻射率在0.90到0.99間變化。在地表溫度反演過程中，比輻射率有0.01的誤差，就會導致反演出的地表溫度產生l~2℃的誤差 。因此精確獲得地表比輻射率顯得尤為重要。獲取地表比輻射率的方法有三種:第一是實驗室測量;第二是野外測量;第三是利用遙感數據反演。前兩種方法精度較高，但具體測定方法非常繁瑣，不易於實際套用，而且利用其獲得的“點”尺度的特定地物的比輻射率，也很難轉化到空間尺度上並建立地表比輻射率空間分布數據集。而遙感反演方法在獲取空間上連續分布的地表比輻射率信息方面卻具有很大優勢。

空間解析度

NOAA系列衛星提供的AVHRR資料有很高的空間解析度(～1km)，是用來推算地表反射率的理想資料。本文首先敘述了青藏高原地區地表反射率的地面觀測的一些事實,然後討論了利用AVHRR資料推算地表反射率的原理與方法,並套用這一方法計算和分析了青藏高原地區1983年7月13日與1984年8月22日的兩次觀測資料。分析結果表明，青藏高原地區由於下墊面的複雜性,地表反射率的空間變化十分強烈；從區域平均來看,以往對高原大部份地區地表反射率的估計一般偏高。

例如，金星由於被雲覆蓋而有較高的反射率0.65；而水星沒有大氣，只有岩質表面，其反照率僅0.11.。地球的反照率是0.37。

多種衛星遙感數據反演地表反照率

地表反照率是指地表對入射的太陽輻射的反射通量與入射的太陽輻射通量的比值,決定了多少輻射能被下墊面所吸收,因而是地表能量平衡研究中的一個重要參數。多種衛星遙感數據反演地表反照率(Albedo)信息產品是地理國情監測雲平台推出的生態環境類系列數據產品之一。

數據反演產品及算法

已有產品介紹

已有產品包括中國2000～2009年以及內蒙古自治區、青海省、西藏自治區2010年8天、逐月、年均產品，解析度為1km、0.01度，精度良好。

模型算法

地表反照率表征地球表面對太陽輻射的反射能力，採用梁順林先生的方法，空間精度質量良好。

◆TM/ETM算法如公式(1):

ashort = 0.356a1 + 0.130a3 + 0.373a4 + 0.085a5 + 0.072a7 - 0.0018 ………(1)

◆Modis算法如公式(2):

ashort=0.160 a1 +0.291a2+ 0.243a3 + 0.116a4+ 0.112a5 + 0.081a7-0.0015 ………(2)

◆AVHRR算法如公式(3):

ashort=-0.3376a12-0.2707a22-0.7074a1a2+0.2915a1+0.5256a2+0.0035 ………(3)

產品案例

內蒙古自治區2010年12月地表反照率

地表反照率圖

行星反照率

由於行星表面物質和結構的不同特點，行星表面反射太陽輻射的能力也不同，反射能 力通常用反照率(albedo)來衡量。美國天文學家邦德(George Phillips Bond，1825—1865)將天體反射的電子輻射與照射到該天體的總電子輻射之比用來衡量天體的反射特性，後來該係數被稱為邦德反射率，在不引起混淆的前提下，簡稱反照率。對於太陽系天體而言，反照率是指天體反射的源於太陽的電子輻射與照射到該天體的總電子輻射之比。由於太陽向 外輻射的能量主要集中在可見光波段，所以太陽系天體的邦德反照率主要反映了天體對太陽可見光頻段能量的反射性能。邦德反照率的取值範圍為[0,1]，其最初套用於球面天體，後來也推廣到不規則物體表面。另外一個使用較多的反照率是幾何反照率。幾何反照率是在零相位角方向的真實亮度與同一截面上一個理想的扁平、全反射面的亮度之比。同一天體的幾何反射率往往高於邦德反射率。

幾何反射率p和邦德反射率A有如下關係：A=p·q

式中，

相位角α是輻射源-反射目標方向與觀測點-反射目標方向之間的夾角。I（α）是相位角方向的散射流量，I（0）為0度相位角方向的散射流量。