第36卷，第10期 2016年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 10 pp3269-3273
October, 2016
水面原位多角度偏振反射率光谱特性分析与离水辐射提取
申茜，李俊生*，张兵，吴艳红，邹雷，吴太夏
中国料学院遥感与数字地球研究所，数字地球重点实验室，北京100094
摘要偏振被定义为光的振动方间对于传播方回的不对称性。偏振信息是遥感数据空间、辐射、光谱信息之外的又一重要信息，对于光学遥感数据来说，偏振信息是对光谱信息的又一种补充。偏振遥感在水体应用中具有巨大潜力，其中一个非常重要的应用就是校正天空光水面镜面反射，从而得到包含水中物质信息的离水辐射信号。太阳人射光会在水面发生反射或者与水体中颗粒物发生散射作用，使得离开水面被遥感器
体，要么面向室内人造光源条件下的模拟水体，鲜有面向自然光条件下的浑浊内陆水体，本文通过组合地物内陆水体水面多角度偏振反射率光谱，定量分析了多角度观测条件下水体偏振光谱特性，以及从水面偏振信号中消除天空光水面镜面反射从而得到离水辐射信号的效果。当观测方位角为135°、观测天顶角为53° 时，采用偏振测量剥离水表天空反射光的剥离效率较好，推荐采用该观测几何进行水面偏振光谱观测。相比于传统的非偏振水面光谱测量方法，水面偏振光谱测量方法受气象条件变化影响小，能够更精确的提取离水辐射。
关键词偏振；多角度；反射率光谱；水色遥感；天空光反射
中图分类号：TP79
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn, 10000593(2016)10-326905
的偏振光谱信息，目前，国内外鲜有研究在内陆水体水面原位测量的多角度偏振高光谱反射率数据，并基于该数据分析天空光水面反射的校正效果
确振被定义为光的振动方间对于传播方间的不对称性，
一般地，太阳人射光是自然光，被普遍认为是非偏振光。太阳光与地球-大气系统中的成分相互作用，比如光与大气分子、气溶胶、云发生散射，或者光在水平面发生反射等，这些物理过程都会引起或改变光的偏振。这是因为散射、反射等物理过程都会影响到电磁波振动方向。
对于光学遥感数据来说，偏振信息是对光谱信息的又一种补充。偏振遥感在水体应用中具有巨大潜力[3}，其中一种非常重要的应用就是校正天空光水面镜面反射，从而得到包含水中物质信息的离水辐射信号。一些研究在室内实验中利用人造光源模拟太阳测量水样的多角度偏振反射光，进而分析基于偏振的天空光校正效果[3-}，测量时水面是静止的，没有考感风浪的影响，一些研究获取海面原位多角度偏振多光谱反射率数据，分析降低大空光水面反射的最佳观测角度，由于测量仪器只有4～5个波段，因此无法用来分析细致
收稿日期：2015-07-28，修订日期：2015-10-30
通过组合ASD地物光谱仪和汤姆森偏振梭镜，实现了
自然光条件下内陆水体水面原位多角度偏振高光谱反射率测量。利用获取的典型内陆水体水面多角度偏确振反射率光谱，定量分析了多角度观测条件下水体偏振光谱特性，以及从水面偏振信号中消除天空光水面镜面反射从而得到离水辐射信
号的效果。 1
实验部分 1.1原理
太阳光从大气人射，在气水界面上会发生反射和折射。
这两个物理过程会将人射的自然光分解成振动方间相互垂直的两个独立分量，一个为振动面平行于人射面的线偏振光（简称为平行分量)，另一个为振动面垂直于人射面的线偏振光（简称为垂直分量），并使两个分量的光失量以不同的特性
基金项目：国家自然科学基金杰出青年基金项目（41325004)，面上项目（41571361，41471308)和青年项目（41001205)资助
作者简介：申茜，女，1981年生，中国科学院遥感与数字地球研究所副研究员
万数据系人
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