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偏振传感器经销之遥感机理
2009-12-21 17:17:40 来源：医药先锋网 [字号: 大 中 小]
核心提示：偏振遥感是近来倍受关注的一种新兴的对地观测方法。偏振（在微波谱段称为极化）是电磁波的重要特征。地球表面和大气中的目标在反射、散射和透射及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质决定的特征偏振，即偏振特性中蕴涵着目标的各种信息。
偏振遥感是近来倍受关注的一种新兴的对地观测方法。偏振（在微波谱段称为极化）是电磁波的重要特征。地球表面和大气中的目标在反射、散射和透射及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质决定的特征偏振，即偏振特性中蕴涵着目标的各种信息。在自然界，到处布满了各种各样的天然反射起偏器，例如，光滑的植物叶片、水面、湖泊、海洋、冰、雪、云、雾等等，太阳光经过它们反射后均能产生偏振。偏振遥感正是利用这一特征为遥感目标提供新的、潜在的信息。
通常当非偏振光束从光滑介质表面反射时，会产生部分偏振光，这一现象可由菲涅尔定律说明。另外根据与介质吸收发射相关的基尔霍夫理论，热辐射也表现出一定的偏振效应。根据上述理论，地球表面和大气中的任何目标，在反射、散射和透射以及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质和光学基本定律决定的特征偏振。不同的物体或同一物体的不同状态(例如粗糙度、空隙度、含水量、构成材料的理化特性等)产生不同的偏振，不少物体都有自己独特的偏振特征。偏振特征中蕴含着物体的各种信息，因此采用遥感电磁辐射的方法，可以将其中的偏振信息提取出来加以利用。它能为遥感目标提供新的信息，具有很高的利用价值。
与其他传统光学和辐射学遥感方法相比，偏振探测技术有三方面的独特优点：
（1）偏振探测可以解决如云和气溶胶的粒径分布等传统光学遥感无法解决的一些问题。[Joseph，2000]
（2）偏振测量无需准确的辐射量就可以达到相对较高的精度。
（3）在取得偏振测量结果的同时，还能得到辐射量的测量数据。
随着偏振遥感的发展，偏振遥感的机理研究也提上了日程。
1.地物偏振特性与太阳高度角、观测高度角、观测方位角的关系研究
2.研究地物与偏振光的作用规律和偏振光与目标地物作用的偏振态及其变化规律，为偏振遥感目标识别与信息提取提供基本依据。
3.研究地物及大气的多角度偏振特性，建立光谱数据库，为偏振遥感的应用打下坚实基础。目前我们已获取相关水体、植物单叶、土壤、岩石等数据300万个，并建立了波谱数据库。由于仪器的限制，数据的波段只限670－690nm和760－1100nm，波段数少，波谱分辩率也也比较小。
4.利用偏振数据反演二向性反射数据是其中一个重要方面。来自非朗伯体表面的反射光具有明显的三维空间分布特征，而且是偏振光，它与目标的二向性反射一样，均受光线入射天顶角，探测角，方位角以及波长等因素的影响。偏振光是伴随目标的二向性反射而产生的，二者之间存在着密切的内在关系。偏振所蕴含的信息比二向性信息要多得多，二向性反射是偏振反射的一个子集，并且获取刻划目标偏振反射特性的数据，要比获取反映二向性反射特性的数据容易得多。通过建立某种数学模型，利用偏振特性数据来反演二向性反射信息。如果反演算法简单可行，精度适宜，就可以反演现有的卫星数据，这样偏振数据最终可以替代现有大部分传感器，使偏振影像成为主流卫星产品。目前，我们对这方面的工作取得了一定的进展，总结出二者之间在一定方位角、一定波段范围内的一些相关规律，在理论上证明了偏振数据反演二向性数据的可行性。进一步的工作是将其推广到高光谱及整个半球空间。