第36卷，第12期 2016年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 , No. 12 pp4094-4099
December, 2016
基于AirMISPI多光谱多角度传感器的地物偏振特性研究
王雪琪，焦健楠，杨彬，景欣，赵红颖，晏磊*
北京大学地球与空间科学学院空间信息集成与3S工程应用北京市重点实验室，北京100871
摘要偏振是电磁波的重要特性，利用偏振信息研究地物的状态和性质被证明是一种有效的手段。地物属性研究是地球观测中重要的课题，偏振技术作为一种新兴手段，逐渐得到国内外遥感界的关注。目前，国际上普遍缺乏使用广，精度高的偏振传感器。AirMSPI（AirborneMultiangleSpectroPolarimetricImager）作为新型机载偏振传感器，能够获取多波段多角度的偏振数据，空间分辨率可达10m。选取2013年美国 Tracy地区的航飞数据，分析了线偏振度（degreeoflinearpolarization，DOLP）与偏振二向反射因子（polar ized bidirectional reflectancefactor，pBRF)在470，660和865nm三个波段、九个探测天顶角的变化规律。研究发现，地物前间散射方向包含大量偏振光，其在人射主平面附近表现出强烈的非朗伯体效应。同时， DOLP与pBRF和人射天项角及探测天项角的相对位置有关，DOLP在人射及探测天项角9O"夹角附近最大， pBRF随着探测天顶角的增大而增大，受大气影响，蓝光波段的DOLP及pBRF数值相对较高，但红光及近红外波段可有效减弱大气分子偏振散射效应，包含更多地物偏振细节，水体、人工建筑、居民区、裸土和绿地偏振特性迥异，偏振图像中地物甄别度高。且由于分子多次散射的退偏作用，传感器接收到的地物辐射中，线偏振度与反射比具有高度负相关性，相关系数普遍大于一0.8，因此，AiMSPI能够提供高质量偏振数据，作为地面、星载偏振数据的有力验证，为大气及地物参数反演提供重要支持，
AirMSPI传感器；多波段；多角度；地物偏振
关键词
中图分类号：TH74
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/i. issn. 10000593(2016)12-409406
scanningpolarimeter）传感器实验数据，在410~2250nm内有九个偏振光谱通道，扫描范围为土60“，通过航空飞行实验获取超过100h的多光谱偏振扫描成像数据，用于气落胶及
确振遥感作为一种新型的技术和方法，可应用于大气参数反演，目标地物识别，水体耀斑剥离，植被生化性质反演等，作为探究目标物物化性质的有效手段1。确振信息最初多用于天体探测，20世纪末逐成为地球观测遥感新手段。基于EOS平台的地球观测扫描偏振计（earth observing scan ningpolarimeter，EOSP)可通过多光谱偏振光谱仪反演云的特性和大气层气溶胶光学厚度，法国POLDER(POLariza tion and Directionality of the Earth's Reflectances）多角度传感器设计六个辐射通道和三个偏振通道，对地气系统的太阳辐射的方间和偏振度进行全球观测。2010年美国研制气溶胶偏振光传感器APS(aerosolpolarimetersensor），可持续扫描获取大气和云层的可见光、近红外、短波红外的数据，含有多角度偏振信息。美国SpecTIR公司研制的RSP(research
收稿日期：2015-11-30，修订日期：2016-04-06
基金项目：国家自然科学基金项目(61174220)资助
地物研究[-5}，在国内，北京大学，中国科学院遥感所及中国科学院安微光机所等均研制了偏振扫描仪，进行了偏振大气中性点，珠海地区地气系统偏振特性，大气气溶胶特性等研究6-8。
APS传感器发射失败，POLDER传感器已经退役，偏振航飞数据普遍质量较低，目前缺乏广泛使用的偏振星载传感器及偏振数据。AirMSPI传感器基于AirMISR传感器研制，通过光弹性调制器的偏振成像技术，可以同时得到斯托克斯 I，Q，U分量，精确反演DOLP，AOLP(angleof linear polar-ization），pBRF等偏振参量，衰减小于0.5%，延迟小于 10%。本文选择Tracy地区数据为样本，利用AirMSPI机载偏振数据分析当地地物偏振特性随不同波段、不同探测角度的变化规律，以及水体、植被、裸土等不同地物的偏振属性。
作者简介：王雪琪，女，1992年生，北京大学地球与空间科学学院硕士研究生
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