第32卷，第9期 2012年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.9,pp2551-2554 September，2012
基于多角度高光谱技术冰的偏振反射特性分析
吕云峰
长春师范学院城市与环境科学学院，吉林长春130032
摘要对于可见光范围内，冰的反射光中包含部分偏振光，尤其是光滑的冰面，往往会使探测器获得的反射信息中包含更多的偏振信息。对淡水冰与海冰的反射信息进行了测量，同时结合角度信息与光谱信息分析了它们之间偏振反射特性的差异。发现在以偏振度为指标的前提下，海冰与淡水冰之间的差异相对反射信息较大，同时冰表现出了其特有的偏振特性。从而偏振测量可以辅助现有遥感技术更好的检测覆盖在地球表面的冰。
关键词遥感；高光谱；冰；偏振度；反射信息
中图分类号：TP72
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)09-2551-04
大偏报发生在近红外波段处。同时，Hunt与Miller等在实验室内对不同海冰散射后的偏振光进行了研究[，7]，发现在 523nm可以利用偏振信息区分海冰的类型。海冰是非常复
冰在可见光与近红外波段范围的反射特性的理解，对气候研究中的能量平衡有非常重要的作用。同时，遥感技术对冰的检测也离不开反射信息。因此，对不同入射辑射条件下，冰的反射、吸收与透射过程都是确定冰盖能量平衡的主要决定因素。而解释冰面的遥感数据也需要研究大范围的辐射分布作为基础。研究者们已经对海冰的辐射传输模型所进行的研究，都是基于不同海冰的时间与空间光学特性-)，
由于冰的光学特性非常重要，其熔化期与冻结期光谱反照率的研究也是必不可少的45]，以往的研究总结出海冰的反照率与冰的表面结构有关，同时与冰内部的卤水泡与空气气泡的分布和数量也有关系。所以，大部分的研究都致力于将冰的光学特性与其物理性质联系起来。但是，这个过程却因为对冰的散射特性信息了解较少而被限制。
在气象研究中，利用遥感技术进行大面积冰面反照率的观测是有必要的。面光学逐感的探测器一般都在一个特定的角度对反射信息进行探测，且视场角也非常小。因此需要双向反射分布函数来进行转换成反照率，如此，反射辐射的分布就是与人射角度有关的函数。海冰的观测过程中发现了很强各向异性特征，尤其是在裸露冰和积水冰的前向方向。
但是，对冰的反照率的有效应用和反射测量大量进行的同时，缺少对反射信息中偏振的研究。Provich["对一年新生冰的偏振反射光进行了测量，同时发现对于光滑的冰表面最
收稿日期：2012-03-07，修订日期：2012-06-10
杂的物质，在可见光近红外主要是散射起决定性作用。散射主要由冰晶之间的交界面、卤水泡、气泡以及其他杂质所引起，而这些又与海冰的初始冻结速度与年龄有关。相对于海冰，淡水冰的结构相对简单，因为没有卤水泡的影响。
在前向方向，即冰表面偏报反射最明显的方向，Millet 等7报道了在523nm海冰的偏振反射特性，而且明确指出偏振特性与角度有关，这项研究利用双向偏振辐射计测量，同时也指出了不同的类型的海冰对应的偏报信息不同"， Perovich[9测量了不同冰的偏振反射信息，也发现了在前向方向是偏振最明显的位置，而且偏振主要由镜面反射引起。 Maignan[1o]等说明了在大的观测角度，冰表面的偏振会给大气带来影响。
从以往的研究来看，多数对冰的偏振特性研究都集中在了海冰上，面且只在短波近红外进行了测量。本工作在实验室环境内，通过对比海冰与淡水冰在350～2500nm的偏振反射信息，分析了影响冰偏振反射特性的因素。并且以偏振度为指标，说明了海冰与淡水冰之间的差异。
理论依据
双向反射系数可以表示出地物的特征，其定义是在相回
人射条件下，目标物的反射光与一个理想的浪波反射体之间
基金项目：国家自然科学基金项目（40971190），吉林省科技厅青年科研基金项目（201101105)，吉林省教育厅十二五"项目（2012220)和长
春师范学院自然科学基金项目(2010024)资助
作者简介：吕云峰，1977年生，长春师范学院城市与环境科学学院讲师万方数据
e-mail; qingsongweb@163, com