第35卷，第3期 2015年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
观测几何对大气偏振光谱的影响
张仁斌，王玲妹，高
隽，王
驰
合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥
230009
Vol, 35,No., 3 - pp700-705
March, 2015
摘要研究大气偏振光谱在太阳天顶角SZA，观测天项角VZA和相对方位角RAA构成的观测几何变化时的特征。采用离散坐标法求解大气矢量辐射传输方程，结合真实大气环境与结构参数，以MODTRAN太阳参照光谱仿真大气层顶初始光谱，考虑下垫面反照气溶胶垂直分层与成分混合比及痕量气体吸收的影响，伤真计算相对方位角为0"和90时0.4～3m波段大气偏振光谱，丰富大气偏振光谱信息。伤真结果表明：（1)相对方位角为0"时，倩振度DoP和Q/I随SZA的变化分别呈"V形”和倒"U"形，U/I很微弱，量级低于10-，V/1在任何观测几何下都很微弱；（2)晨暮时段，若太阳不在视场内，大气偏振度在波长0.51和 2.75m附近为极大值，在1.5m附近为极小值。因此，在不同的观测几何条件下，选择相应的波段和偏振
信号，将有利于实体目标探测，关键词
大气光学；偏振光谱；辐射传输方程；Stokes矢量；观测几何
中图分类号：P401
引言
文献标识码：A
D0I: 10, 3964/j. issn, 10000593 (2015)03070006
'I + 'I -5I + 5+I I + -° I]
s
大气偏振光谱是实体目标被动偏振探测的环境偏振光谱
和空中目标的背景偏振光谱.国内外学者对典型波长的大气 Stokes失量参数I，Q，U及线偏振度等相关数据进行观测计算[1.1}，对太阳处于不同高度角时部分波段的大气偏振度进行了观测分析3]，随着偏振遥感的发展，对大气线偏振度光谱也进行了观测和伤真计算4。
针对已有文献局限于特定波长、偏振信息主要局限于偏振度，以及观测几何主要针对大气校正面不利于实体目标被动偏振探测等间题，本工作从偏振度光谱、偏振率光谱等角度伤真计算不同观测几何条件下晴朗无云大气VIS-SWIR波段的连续佣振光谱，分析大气偏振光语随观测几何变化时的变化规律，为偏振遥感和目标被动偏振探测背景噪声估计及目标表面人射光谱研究提供支持。
Stokes失量与偏振光谱的表示
一束光的辐射能量及其偏振态可用Stokes矢量捕述，其定义如下
收稿日期：2013-09-25，修订日期：2013-12-3(
基金项目：国家自然科学基金项目(61271121)资助
Q Is- Is* U I+45* I45* LV I, I,
(1)
式申，I，表示总光强，I，I"，I+45'，I45"，I和I，分别表
示放置在光波传播路径上一理想偏振片在0°，90°，十45°， 45°方向上的线偏振光强以及左旋(1)和右旋(r)圆偏振光的光强。Stokes矢量参数中，I为非偏振光强；Q和U分别代表两个方向上的线情振光强；V代表因偏振光强。在表征偏振信息时，目前使用最普遵的是偏振度
DoP - VQ + U"* +V
(2)
若考虑光的波长，因Stokes矢量参数本身都是光强，可用光强符号I替代Stokes失量符号S，则波长为>时的Stokes失量可表示为I[I.Q,U,V,]"
光的偏振态可用Stokes矢量描述。偏振光谱可用以下几类工程量从不同角度描述：（1)Stokes矢量参数谱（辐射强度光谱）I，Q，U，V,；（2)无量纲的偏振度光谱DoP.、线偏振度光谱DoLP,；（3)无量纲的偏振率光谱[Q/I]，[U/I] 和[V/。在不导致歧义的情况下，可省略符号入。现有文献中，与太阳偏振光谱(太阳第二光谱)相关的文献"7主要使用偏振率光谱，与偏振通感和大气偏振相关的文款3.主要使用线偏振度（光谱）。为了避免仿真计算中所选用的入射太
作者简介：张仁缺，1971年生，合肥工业大学计算机与信息学院副教授
e-mail: zhangrb(@hfut. edu, cn