1 中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221116
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 安徽师范大学地理与旅游学院，安徽 芜湖 241000
通过分析多角度偏振成像仪（DPC）的后验误差，测试DPC的气溶胶反演效果，为算法改进提供支持。使用GRASP（generalized retrieval of aerosol and surface properties）算法在同等条件下对DPC和POLDER（polarization and directionality of the earth's reflectance）数据进行反演，分析两种传感器的强度（RI）和偏振（RP）的反演残差及气溶胶光学厚度（AOD）误差；讨论山区和非山区AOD的反演精度及加入偏振信息对反演的改进。在多数波段，DPC的AOD反演精度接近POLDER，但在865 nm波段二者有较大正向偏差；RI@565、RI@865及RP@865的绝对值较大且较为离散；非山区上空DPC与POLDER反演精度接近，但在山区二者均出现系统性偏高，DPC尤为明显；偏振信息的加入可以有效改善仅强度条件下的反演结果；扣除干扰因素，非山区上空AOD@670落入期望误差范围的比例为63.7%，相关系数为0.828。
遥感与传感器 气溶胶 偏振 多角度偏振成像仪 光学学报
2023, 43(24): 2428007
1 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454000
2 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
3 安徽师范大学地理与旅游学院, 安徽 芜湖 241000
山区复杂的地形特征会导致地表反射率估算误差增加，降低地气解耦精度，进而影响气溶胶反演精度。当前应用较广泛的反演方法有基于波段关系估算地表反射的暗目标算法 (DT)、基于区域地表反射率库的深蓝算法 (DB) 和基于双向反射分布函数 (BRDF)、双向偏振分布函数 (BPDF) 模型估算地表反射率的GRASP (Generalized retrieval of atmosphere and surface properties) 算法。为探究适合山区气溶胶遥感的地气解耦方法，利用地面气溶胶自动观测网 (AERONET) 气溶胶产品 (AOD_A) 对比分析了2005年至2013年间POLDER-3 (Polarization and directionality of the earth's reflectances) 的GRASP气溶胶产品 (AOD_G)、中等分辨率成像光谱仪 (MODIS) 的DT气溶胶产品 (AOD_DT) 和DB气溶胶产品 (AOD_DB) 在中国区域的精度。结果显示，非山区站点处AOD_G与AOD_A整体相关性最高 (R = 0.921)，AOD_DT和AOD_DB总体精度差异不大，但山区AOD_G高于期望误差的比例达79.87%，AOD_DT和AOD_DB高估程度分别增加了近30%和20%。在河北兴隆和兰州大学半干旱气候与环境观测站 (SACOL) 两个山区站点分季节验证显示，植被覆盖度低的秋冬季节三种卫星产品精度均存在下降趋势，表明除去地表植被对反射率的影响后，山区地形影响了地气解耦精度。进一步分析显示，山区起伏地形对基于BRDF、BPDF模型的地气解耦方法影响较大；在山区等起伏地表上空，多角度观测的地表波段关系更有利于精确估算地表反射，而在城区BRDF、BPDF模型与波段关系估算地表反射的误差水平接近。研究结果为进一步优化多角度观测 (如高分五号DPC) 的山区气溶胶反演算法提供了新的方向。
山区 多角度偏振 气溶胶光学厚度 地气解耦 mountainous areas multi-angle polarization aerosol optical depth land-atmospheric decoupling 大气与环境光学学报
2023, 18(4): 339
1 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北 石家庄050043
2 中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450016
在盾构实际施工过程中，为解决在对管片状态采用非接触式测量检测时，管片端面干扰较多，传统光条中心点坐标提取算法易受干扰、波动性大的问题，提出一种光条中心点坐标提取优化算法。该算法首先采用自适应阈值二值化、形态学处理等操作对图像进行预处理，消除部分干扰；其次采用加权灰度重心法提取得到初始光条中心点坐标，将此坐标作为优化对象，采用距离阈值和三次样条插值法对坐标进行初步优化和二次优化，得到最终优化的线结构光中心坐标点。试验结果表明，该算法不仅提高了中心点坐标提取精度，而且满足工业需求，实时性较高，为后续检测管片椭圆度、捕捉管片相对盾构姿态奠定了良好的基础。
盾构施工 管片 光条中心线提取 加权灰度重心法 优化 shield construction segment the center line of light stripe is extracted weighted gray barycenter method optimization
1 华东师范大学信息学院光电系极化材料与器件教育部重点实验室, 上海 200241
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
高功率半导体激光器具有效率高、寿命长、体积小,及成本低等优点,在****、材料加工和抽运源等领域具有广泛应用。阐述了镓砷/GaAs基近红外波段激光器和镓氮/GaN基蓝绿光波段激光器的缺陷类型、发射特征,以及相关研究进展,通过聚焦商用器件,利用变条件分波段发射谱及其热像,展示了与缺陷相关的发射信号来源和空间分布,分析了内部光学损伤(COD)动力学,指出了现有“外COD”模型在解释器件热退化机理上的局限性。
激光器 高功率半导体激光器 红外缺陷发射 热效应 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110001
1 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454000
2 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
在陆地上空气溶胶遥感中, 地表多样性会导致地表反射率计算误差增加, 降低地气解耦精度, 进而影响气溶胶反演精度。 多角度、 多光谱和偏振观测数据的引入有利于解决地气解耦精度和气溶胶参数的提取精度受限的问题。 基于多角度偏振辐射计(AMPR)航空多光谱遥感数据, 结合气溶胶散射和地表偏振反射规律, 提出了在1 640 nm波段对AMPR观测偏振反射率进行连续大气辐射校正, 实现地气解耦的方法。 在此基础上, 构建了陆地上空气溶胶偏振反演算法。 运算过程中使用665和865 nm波段观测数据进行气溶胶参数提取, 使用1 640 nm波段观测数据结合提取的气溶胶参数进行大气偏振辐射校正, 重新获取地表偏振反射率。 在反演过程中引入迭代, 逐步逼近大气与地表真实辐射值, 实现地气解耦, 并利用查找表的方法实现气溶胶光学厚度反演。 通过AMPR在京津唐地区5个架次的航空观测实验数据对反演算法进行了验证, 结果与地基CE318观测数据一致性较好, 在气溶胶光学厚度小于0.5的情况下, 反演平均误差为约0.03。
气溶胶 光学厚度 偏振 航空观测 Aerosol Optical depth Polarization Airborne observation 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1019
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对航空偏振气溶胶反演涉及的地表双向偏振辐射分布函数(BPDF)特性问题,分析了地表双向偏振反射分布物理机理,结合经典地表BPDF模型 参数特点,提出了基于阴影方程和归一化植被指数的优化地表BPDF模型。利用航空辐射偏振遥感数据,验证了新模型的精度,相对于实测结果,平均 相对偏差小于9.9%。与三种经典模型模拟结果相比,新模型值随不同观测角度变化时,其一致性很好。根据新模型精度,还模拟了地表偏振反 射率偏差与气溶胶光学厚度反演误差的关系,发现地表偏振反射率偏差为4×10-4时,带来反演气溶胶光学厚度误差小于0.03,满 足气溶胶偏振反演应用要求。
遥感 地表 偏振 模型 remote sensing land surface polarization model 大气与环境光学学报
2016, 11(2): 125
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454000
航空大气多角度偏振辐射计(AMPR)可以获取多角度、多波段和偏振辐射观测数据,将AMPR装载于遥感飞机对京津唐地区(工业发达、人口集中)的气溶胶进行观测,经过 数据处理和反演,得到该地区的气溶胶光学厚度。反演过程中,以大气校正后的1640 nm波段观测数据作为下垫面的地表偏振信息,结合查找表的方法,综合利用多 角度光谱偏振辐射信息,反演得到气溶胶的光学厚度。反演结果与同步地基观测数据对比,结果表明AMPR具备观测典型区域大气气溶胶的能力。
航空观测 偏振 气溶胶 航空大气多角度偏振辐射计 airborne observation polarization aerosol Advanced Atmosphere Multi-angle Polarization Radio 大气与环境光学学报
2015, 10(4): 308
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 安徽建筑大学机械与电气工程学院, 安徽 合肥 230601
POLDER是第一个可以获取全球气溶胶偏振信息的遥感仪器。自POLDER以来,人类在气溶胶偏振遥感探测方面取得 重大进展,发展了POLDER和Aerosol Polarimetry Sensor(APS)两个重要的气溶胶偏振探测系列的传感 器,分别代表了欧洲与美国在偏振探测气溶胶方面的成就。并在这些传感器的基础上研究了气溶胶反演 的方法,取得了众多成果。在研究POLDER系列和APS系列的发展进程基础上,分析和总结了气溶胶探测仪 器与偏振反演算法的发展状况。另外,对中国偏振气溶胶探测的发展,特别是针对安徽光机所研制的多角 度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera, DPC)和多角度偏振辐射计(Atmosphere Multi-angle Polarization Radiometer, AMPR)进行了介绍,指出中国气溶胶偏振探测发展的特点。
气溶胶 遥感 多角度 偏振 aerosol remote sensing multi-angle polarization 大气与环境光学学报
2015, 10(2): 186
中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
偏振分束组件是偏振探测系统的核心组成部分，组件中关键偏振光学元件的加工和装调误差直接影响偏振测量精度。通过分析入射光与组件中偏振光学元件相互作用，推导了组件中部分偏振分束器的最佳分束比，其理论值为78.9/21.1；在假定部分偏振分束器的分束比误差为±2%时，分析了入射光偏振测量误差随入射光偏振角的变化情况，求解了偏振分束组件中1/2波片及1/4波片的安装角度误差对入射光偏振探测精度的影响。理论分析表明，为满足±2%的偏振测量精度需求，部分偏振分束器的分束比误差应控制在±0.5%，1/2波片的安装角度误差应控制在±0.5°。1/4波片的安装角度误差在±2°时，对偏振测量精度的影响可被忽略。
测量 偏振 传输矩阵 Mueller矩阵 测量误差
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
运用新研制的大气多角度偏振辐射计（AMPR）获得航空遥感数据并结合实验室测量数据对常用的三种地表偏振模型进行评估，分析地表偏振反射率的波段响应和角度响应特征。实验发现偏振反射率对波段变化的响应很小，该结论得到85%以上飞行数据的气溶胶反演结果支持。实验室数据中，波长变化1 nm的黄棕壤和红沙土的偏振反射率改变量仅分别为2.43×10-6和1.47×10-6。在角度响应特征上，三种模型都与实验数据符合得很好，高植被覆盖率时三种模型与实际测量数据的偏差较小。分别对三种模型的航空数据进行拟合，Nadal和Bréon（NB）开发的地表偏振反射率模型与飞行数据符合得最好，拟合偏差约是其他两个模型的一半，NB模型能够更精确地描述地表偏振反射的特性。
遥感 大气多角度偏振辐射计 航空测量 地表偏振反射率
