受動型衛星センサで観測できる「放射輝度」の意味について

質問

受動型の衛星センサで撮影された画像では，DN値を放射輝度（radiance）に変換する係数が提供されています。つまり，衛星センサは放射輝度を観測していると言えると思います。

放射輝度とは，光源の単位面積から単位立体角あたりに放射されるエネルギー量で，単位はW/m2/sr-1とのことです．

ところが衛星画像の場合，この「単位立体角」「単位面積」の意味するところが，よく分かりません。センサ側を頂点とした立体角ならイメージできるのですが，センサが光源ではなく，光源は地表面や大気などだと思います．

衛星画像における放射輝度というのは，どのような意味をもつ物理量なのでしょうか。

よろしくお願い申し上げます。

回答No.1

foobar · ベストアンサー

大地などの(点に見えるほどの)微小な部分(面積dS)を考えます。
この部分から、衛星のセンサを見ると、ある立体角(Ω)に見えます。
で、この微小部分からセンサに入る放射束をWとすると、
単位面積、単位立体角あたりの放射エネルギー(＝放射輝度)
は
W/(dS*Ω)
になります。

お礼

早速ご回答をいただき，誠にありがとうございます。
衛星センサを頂点とした立体角に、地表面の単位面積あたりから入射する放射束ということですね。ただ、衛星センサには地表面からのみならず大気中からも散乱光が入射するので、地表面の単位面積あたりという定義には問題もあるように思います。

ところで、引き続き調べた結果、私の質問の中に間違った記述があることがわかったので、お詫びいたします。
私の質問では、放射輝度のことを、「光源の単位面積から単位立体角あたりに放射されるエネルギー量」と書いたのですが、Wikipediaによると「単位立体角あたり、単位投影面積あたりの放射束」となっており、「単位面積」は「光源側」ではなくて「光が当たる側」の単位面積を指しているようです。さらに、「リモートセンシングの基礎」（森北出版）にも同様のニュアンスで記述がありました（はっきりと書いてあるわけではありませんが）。

従って、「衛星センサの単位面積あたりに単位立体角から入射する放射束」と考えるのがよいのかもしれません。

いずれにせよ、このたびのご回答、大変参考になりました。お礼申し上げるとともに、質問文中に誤った記述があったことについて、お詫びいたします。

回答No.2

foobar

補足
#1の立体角Ωの頂点は、大地上の一点(dSがある点)です。

Wikiの「投影面積」は「光源(今回は大地)を、光線に垂直な面に投影したときの、面積」の意味かと思います。(その下の式中cosθにかかる記述かと)
Wikipediaの式の下にある記述
「・・・ある地点からある方向へと向かう光線のエネルギー流量」
も光源の面積を扱っているように読めます。

お礼

もう一度Wikipediaを確認してみましたところ、教えて頂いた内容で納得できました。
このたびのご回答、大変参考になりました。
お礼申し上げます。