为了实现基于偏振信息反演土壤湿度的目的, 建立了土壤表面的偏振反射模型, 并在可见光波段内开展了土壤湿度与反射光偏振信息的实验研究。首先, 根据几何光学理论和测量数据建立了土壤表面的偏振反射模型。其次, 制备了不同湿度的土壤样品, 搭建了实验平台, 并在多种入射观测条件下, 使用高精度偏振成像探测系统获取了样品的偏振信息。然后, 对实验数据进行分析来验证模型。最后, 建立了模型中微面元坡度均方差、漫反射等效系数和折射率三个参数与土壤湿度的定量关系, 利用定量关系来反演土壤湿度, 并在476 nm波段上, 对湿度为26.0%的土壤样品进行室内偏振探测实验。结果表明: 根据文中反演方法得出土壤湿度为24.73%, 误差为4.88%, 证实了文中所提出的土壤湿度反演方法的正确性和可行性。

植被冠层反射太阳光会产生部分偏振光, 这为偏振遥感探测提供了信息源。 利用地基平台开展野外偏振测量是非常重要的研究, 它不仅能获取植被冠层本质的偏振反射特性, 而且还可以与机载或者星载平台数据进行匹配； 虽然研究者们已经通过机载或者星载偏振探测器获取了大量植被冠层的偏振反射信息, 但是关于地面植被冠层偏振反射分布特性的研究却很少。 因此, 为了详细研究植被冠层的偏振反射特性, 基于野外多角度高光谱偏振测量与偏振反射物理机制, 分析了植被冠层偏振光谱特性及其偏振反射分布特性； 随后, 反演了两种偏振模型的参数, 将测量值与模拟值进行对比分析。 研究结果发现, 植被冠层的偏振反射具有明显的各项异性特征, 而且与波长之间存在微弱的关系； 同时, 偏振模型可以很好地模拟植被冠层的偏振反射信息, 可以作为研究植被冠层的理论依据。 该研究测量的偏振反射信息与模型计算值之间呈现良好的吻合性, 既描述了植被冠层偏振反射分布特性, 又证明模型的有效性和测量结果的准确性。 对植被冠层偏振特性的详细研究, 不仅有助于完整地解释植被冠层与电磁波之间的辐射响应特征, 而且对于偏振遥感对地观测以及地表偏振信息对大气偏振信息的研究也具有重要科学价值。

基于野外与实验室多角度偏振测量信息与偏振反射物理机理，分析了不同植被冠层的偏振反射特性，同时得到了两个地表偏振反射模型的参数。结果发现，植被冠层的偏振反射比值与入射、探测几何相关；植被冠层的偏振反射具有明显的各向异性特征，且与植被冠层的结构形态相关；地表测量的植被冠层偏振反射比可达0.095，远大于以往结果；偏振反射模型可以有效地计算出一般植被冠层的偏振反射信息，但是对于完全平展型且有光滑叶片的冠层却会出现较大误差。