[發明專利]三維蒙特卡洛輻射傳輸模式改進方法、存儲介質及服務器

有效

• 申請號: 201810793386.4
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109039455B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 王蕾迪;呂達仁;胡飛
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11
• 代理公司: 佛山市廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

本發明公開了一種基于RPV模型的三維蒙特卡洛輻射傳輸模式改進方法，其中，所述方法包括：采用ρ₀,κ,α三個參數來對地表進行描述；根據地表描述的ρ₀,κ,α三個參數進行三個函數計算，獲取計算結果；根據所述計算結果構建雙向反射率因子模型，獲取構建好的雙向反射率因子模型；將所述構建好的雙向反射率因子模型耦合至三維蒙特卡洛輻射傳輸模式的原始地表模塊的運行文件中，對所述三維蒙特卡洛輻射傳輸模式進行改進，獲取改進的三維蒙特卡洛輻射傳輸模式。在本發明實施例中，通過對三維蒙特卡洛輻射傳輸模式進行改進更有利于非均勻地表光照輻射傳輸的研究。本發明還提供了一種計算機存儲介質及服務器。

技術領域

本發明涉及光照輻射傳輸技術領域，尤其涉及一種基于RPV模型的三維蒙特卡洛輻射傳輸模式改進方法、存儲介質及服務器。

背景技術

非均勻地表-非均勻大氣耦合輻射傳輸是目前大氣輻射和大氣遙感領域有待解決的前沿問題；三維輻射傳輸模式是精確認識介質間輻射傳輸過程、輻射相互作用等問題十分有效的方法，對其進行改進研究也是光學定量化遙感應用、氣候模擬研究等問題的需要。

三維輻射傳輸方程是一個五維(方位角,天頂角，x,y,z)的邊界值問題；三維輻射傳輸方法主要關注的是散射問題；表面上，與一維問題相比，三維輻射傳輸問題主要只是增加了空間上的自由度，然而多次散射過程會將不同方向上的輻射強度耦合起來，使輻射傳輸計算非常復雜；輻射傳輸方程的一般形式不能得到解析解，只能依賴于數值方法，其方案大致可以分為顯式求解和統計方法；顯式求解方法是對整個輻射場或產生輻射的源函數求解；在求解的過程中，需要先將輻射場精確的轉化為某些離散形式的基本量；其代表性的三維輻射傳輸模式是球諧函數離散縱標法(Spherical Harmonics Discrete OrdinateMethod,SHDOM)。

統計方法即蒙特卡洛方法，其通過構建真實過程的概率模式來估計某些平均特性；具體用于輻射傳輸運算的蒙特卡洛方法，從統計的角度來解決輻射傳輸問題，從而避免了對輻射傳輸方程的直接求解；蒙特卡洛方法能夠適用于任何幾何外形介質內的輻射傳輸問題，而且只要模擬足夠多的光子數目就可以得到較精確的結果。

由于蒙特卡洛方法對介質幾何形態基本無限制，很多基于統計理論的蒙特卡洛輻射傳輸模式相繼發展起來；國際三維輻射傳輸模式比較計劃I3RC(InternationalIntercomparision of Three Dimensional Radiation Code)是為發展三維輻射傳輸模式而開展的一項國際合作計劃，參與此計劃的各個組織將各自的三維輻射傳輸模式對指定的輻射傳輸過程進行計算，以便結果進行相互比對；由于實際非均勻地表-非均勻大氣的輻射傳輸過程的復雜性,參與I3RC的模式大都處于發展階段；I3RC集合蒙特卡洛模式I3RC-community-montecarlo(本發明中簡稱為I3RC-CM)是I3RC計劃中被廣泛使用一個蒙特卡洛模式，也是I3RC計劃最推薦的一個模式。

I3RC-CM的最新版本是Cornish-Gilliflower版本的，此模式已經用I3RC PhaseⅠ云(http://i3rc.gsfc.nasa.gov/cases_new.html)做過驗證。I3RC-CM模式也與被廣泛使用的SHDOM做過精度和效率方面的比較，比較結果均表明I3RC-CM蒙特卡洛模式能夠很好地用于三維云中的短波輻射傳輸研究，而且在計算向下短波輻射通量時效果更好。同時I3RC-CM不需要用高角度分辨率去解決低散射值時的問題；I3RC-CM利用前向蒙特卡洛算法追跡，能解決非均勻介質中非極化單色輻射傳輸問題。I3RC-CM中的云邊界設定為周期循環，相函數采用亨尼-格林斯坦相函數，可用于計算上下邊界輻照度、指定方向的輻射強度、區域柱吸收通量和其通量散度、云吸收率、云反射率、短波通量透過率等。