为了在耀光干扰下提升粗糙海面溢油的检测效果，基于Cox-Munk粗糙海面概率统计模型，对不同入射和观测几何下海水与油膜反射耀光的偏振度及其差异进行仿真研究。结果表明：入射和观测几何以及海面介质的折射率是海面耀光偏振度空间分布的主要影响因素；当满足一定太阳入射角时，海面介质折射率差异是水/油反射耀光偏振度差出现“正负反转”的主要原因；入射平面内水面溢油最佳偏振观测角度与太阳入射天顶角和溢油折射率相关。

在卫星遥感研究中, 云检测是基础环节, 其结果影响大气、地表各种参数的定量遥感, 同时也影响云微物理特性的反演。本研究针对多角度偏振卫星载荷 (高分五号 DPC 传感器), 建立了一种改进的光谱特征云检测算法。该算法综合利用云像元和非云像元在可见光反射率光谱、氧 A 波段吸收、蓝光偏振反射率以及偏振虹等特性上的差异, 分别提出了陆地、海洋上空的云检测方案, 并进一步建立了多角度云检测融合策略以标记云、晴空和未定像元。在陆地检测中, 通过增加表观压强检测和偏振虹检测分别改进了高层薄云和低层薄云的识别; 在海洋检测中, 利用表观压强与云层的退偏特性改进了耀光区云像元的识别。全球云检测结果示例显示该算法整体检测效果较好, 同时典型区域的检测结果与 MODIS 云产品也具有较好的一致性。该研究可为高分五号 02 星上的多角度偏振传感器云检测提供方法基础。

2018年5月,我国成功发射了高分5号卫星,其上搭载了多角度偏振成像仪。卫星载荷受发射时的振动、在轨空间环境变化以及元器件电路 系统老化等因素的影响,各种辐射特性发生变化,从而导致整个载荷辐射性能与在轨前的实验室定标结果之间存在一定偏差。 基于海洋耀光对高分5号卫星多角度偏振成像仪的偏振测量定标的方法,并利用在轨测试期间数据,对载荷进行了初步的偏振辐射 定标测试。测试结果表明, 3个偏振波段(490, 670, 865 nm)线偏振度测量值与理论值有很好的一致性,平均偏差分别约为－0.03、 －0.04、－0.01,载荷发射前后偏振测量状态未发生明显改变。基于自然目标的在轨替代定标方法,还可用于多角度偏振成像仪 偏振辐射性能随时间变化情况的长期监测。

无论是多角度遥感的发展、 还是偏振、 高光谱遥感的发展, 它们有一个相同的目的, 即利用电磁波的种种特性、 以及空间特性来对地球表面的一切地物进行精确的识别。 任何单一的方法和手段不可能完整地描述和反映地物的所有特征。 偏振测量是目标测量识别技术中不可缺少的技术之一, 并且成为近年来全世界目标识别领域中的研究热点。 由于定量遥感的反射强度对植被遥感的影响不可忽视, 反射辐射信号呈现饱和或过弱都不能被检测到。 而偏振是植被定量遥感的重要手段, 因而有必要开发一种克服由反射强度强弱引起的植被反演误差的方法, 这也是我们目前的研究目标。 如果反射的辐射信号太强或太弱, 都会影响遥感的准确性, 而来自植被的偏振光可以提供有用的信息, 特别是当反射的辐射信号饱和时, 使得传感器不能获得足够有用的非偏振信息。 本研究采用基于地面的偏振成像光谱仪系统, 开发了一种偏振方法来克服反射强度过强过弱引起的植被反演误差。 利用FISS-P偏振成像光谱仪系统研究了反射强度对遥感植被NDVI和DoLP效用的影响, 实验地点在北京市中国科学院奥林匹克科技园。 在对目标采样时对反射率强, 反射率弱以及反射率适中的植被分别测量, 同时对目标植被的不同波段(470, 555, 670, 864 nm)的DoLP进行计算与分析。 地基成像光谱仪系统(FISS-P)提供了具有偏振信息的高空间分辨率图像, 我们可以确定在阴影和强反射区域中单个像素的光谱偏振特性。 在成像光谱信息的基础上, 利用光的偏振性来对地物的物理特性进行分析。 本文使用斯托克斯分量来表征反射光的各个偏振分量, 使用线偏振度(DoLP)表征反射光偏振程度。 信号饱和度和阴影效应导致归一化植被指数(NDVI)植被密集程度非常低, 造成严重的反演误差, 然而强反射对线偏振度(DoLP)的影响不大。 研究结果表明, 反射辐射信号饱和时, 偏振效应可以通过适当的频带提高植被的反演精度, 平均NDVI的相对误差为33.8％, 而DoLP(670 nm)的相对误差仅为6.3％, 而其他波段的DoLP(555 nm, 864 nm)的相对误差要大很多。 这项研究结果表明, 在植被识别时可以忽略强反射, 然而, 阴影(弱反射)效应是不容忽视的。 FISS-P偏振成像光谱仪是用于计算具有不同反射强度的样品类型的偏振和非偏振参数的有效工具, 同时发现在识别植被时, 强烈的反射可以忽略不计, 但是植被的阴影(弱反射)效应不容忽视。 与非偏振方法相比, 偏振效应可以提高反射辐射信号饱和时的植被反演精度。 这项研究分析了使用偏振法强弱反射强度引起的误差减少。 为了进一步揭示植被的阴影(弱反射)效应与DoLP之间的关系, 还有一些问题需要解决。

基于二向反射模型, 对碳纤维、渗碳膜、F46和OSR四种典型的空间目标样本的偏振光谱数据进行测量; 通过测算样本Stokes参量获取样品多角度下的线偏振度与偏振角信息, 并对其进行统计.结果表明, 样本线偏振度和线偏振角的均值、方差之间存在较大差异, 对比分析样本均值和方差之间的关系能有效提高目标的探测和识别性能, 可以解决传统光谱技术上产生的“同物异谱”和“同谱异物”问题; 所获取的偏振特性可为偏振遥感提供更多的光学信息.

由于镜面反射的原因, 海洋表面呈现反射强烈的太阳耀光。 水体本身属于低反射率的暗目标, 太阳耀光成为水体航空航天遥感图像中的噪声; 太阳耀光具有强偏振的特点, 经过计算可以作为评价在轨传感器偏振指标的替代定标标准光源; 也可以用来计算气体成分或者反演气溶胶参数。 无论是去除噪声还是获取标准光源, 都需要精确计算其辐射特性物理参数。 文章首先采用Cox&Munk模型建立真实海洋表面的三维场景, 根据考虑偏振的菲涅尔反射定律, 推导了太阳耀光偏振辐射模型, 并分析了天顶角、 太阳-观测相对方位角、 风速、 风向等参数对反射率及偏振度的影响规律。 通过太阳耀光偏振辐射特性分析为偏振定量遥感中计算太阳耀光相关参数提供了理论基础。