植被的光谱反射曲线特征区别于土壤、 水等其他物质, 密切关系于本身的生理性状表现。 由于对冠层植被进行俯视与侧视时的入目效果不一致, 实际角度原因会导致传感器获得的覆盖度信息产生误差。 以内蒙古四子王旗荒漠草原植被为研究对象, 利用自主设计组装的野外在线多角度光谱仪, 开展草原植被多角度实时观测试验。 并结合归一化植被指数（NDVI）、 比值植被指数（RVI）、 优化型土壤调节植被指数（OSAVI）以及光化学植被指数（PRI）共4种指数进行多维的数据比较。 分析了不同传感器观测角度（SVA）和不同太阳高度角（SEA）下的草地生理性状光谱多样性三者间的关联特征。 研究发现, 传感器观测角越大, 不同波段冠层反射率的日内变化程度越弱, 表现出明显的观测角度差异性和角度敏感程度差异性, 当传感器观测角（SVA）在75°附近或垂直向下观测时, 植被的反射率日变化标准差较小。 在固定传感器观测角度的情况下, 植被的反射率与太阳高度角呈正相关关系。 同样, 不同植被指数的角度效应也存在差异, OSAVI指数在传感器观测角（SVA）为45°时表现最为敏感, 不同月份都出现了最低值这一特征, PRI指数的最大值均出现在传感器观测角（SVA）为60°位置以下。 同时发现, 针对不同的太阳高度角（SEA）并基于所观测植被所处的不同生长期而选择一定传感器观测角度更有利于获得有效且精确的数据。 野外在线多角度光谱仪观测结果旨在为卫星影像产品矫正、 植被遥感精准监测、 草原生物量的准确估算等方面提供科学数据支撑。

利用三个测量波段(290,320,355 nm),进行了海水目标及溢油目标(原油、重油、柴油、汽油、棕榈油)反射特性的室外实验,获得了探测目标的上升辐射强度和溢油-海水对比度与太阳高度角和方位角的关系曲线。结果表明,当太阳高度角为40°~60°时,原油-海水对比度为14%~44%,重油-海水对比度为15%~35%,汽油-海水对比度为12%~26%,棕榈油-海水对比度为15%~47%,柴油-海水对比度为3%~12%。说明联合三个波段,可以在不同太阳高度角和方位角下实现对不同油的探测和识别,表明紫外波段在海面溢油的早期探测和识别方面具有突出优势。

高光谱成像的应用效果非常依赖于所获取的图像信噪比(SNR)。在高空间分辨率下,帧速率高、信噪比低,由于光谱成像包含了两维空间-光谱信息,不能使用时间延迟积分(TDI)模式解决光能量弱的问题;目前多采用摆镜降低应用要求,但增加了体积和质量,获取的图像不连续,且运动部件降低了航天的可靠性。基于此,将超高速电子倍增与成像光谱有机结合,构建了基于电子倍增的高分辨率高光谱成像链模型,综合考虑辐射源、地物光谱反射、大气辐射传输、光学系统成像、分光元件特性、探测器光谱响应和相机噪声等各个环节,可用于成像链路信噪比的完整分析。采用LOWTRAN 7软件进行大气辐射传输计算,对不同太阳高度角和地物反射率计算像面的照度,根据电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)探测器的噪声模型,计算出不同工作条件下的SNR。对SNR的分析和实验,选择适当的电子倍增增益,可使微弱光谱信号SNR提高6倍。

基于瑞利散射理论, 对天空光偏振分布模式进行了仿真。利用图像式全天空偏振模式测试系统对东海海域的天空光偏振分布模式进行了测试。提出了一种利用偏振方位角信息判断子午线的方法。研究结果表明, 当太阳高度角大于85°或低于25°时, 可利用偏振方位角定位子午线方向。该子午线方向与理论仿真结果一致。

我国地域辽阔, 各地光气候有很大区别, 为了扩大和提高太阳能与天然光的利用范围及利用效率, 采用一种便携式的光谱扫描仪, 对我国不同光气候分区的7个代表性城市(昆明、 西宁、 北京、 深圳、 南京、 南昌和重庆)一天中不同太阳高度角对应时刻的地面直射日光光谱在380～780 nm可见光谱段进行了跟踪观测, 分析了不同光气候分区城市一天中不同太阳高度角对应时刻的日光光谱变化规律, 比较了不同光气候分区城市的日光光谱曲线, 总结了日光光谱辐射强度的影响因素。 分析表明: 不同光气候分区城市一天中不同太阳高度角对应时刻的日光光谱辐射强度不同, 但日光光谱功率的分布和走向基本一致, 总体呈先上升后下降的趋势, 最大峰值出现在475 nm附近, 380～475 nm之间光谱功率分布曲线出现陡升, 475～700 nm之间曲线有下降趋势但基本平稳, ＞700 nm曲线出现了反复的较大起伏; 不同光气候分区城市的日光光谱功率分布曲线的分布和走向也基本一致, 没有明显的与不同光气候分区直接相关的日光光谱功率分布差异性规律; 日光光谱辐射强度与太阳高度角和日面状况密切相关。

太阳光中各光质对植物光合和生理调节效果不同，分波段光强检测是设施农业高效补光的基础.针对现有特定波段光强检测仪器存在价格高及不易扩展等缺点，提出一种新型定波段光照快速检测方法.以红、蓝光为例，通过实验测量计算不同太阳高度角下特定波段光强占太阳光的百分比，并采用Matlab运用最小二乘法进行函数拟合，融合太阳高度角计算公式，建立了特定波段光强在太阳光所占百分比与日期、时间、经度及纬度四个参量之间的多参量耦合模型，通过实时检测太阳光光强快速计算了特定波段光强值.实验证明本方法测量误差小于4.5%，可满足补光系统分波段光强检测需求.

在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角 有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。阐明了太阳高度角的基本概念并利用辐射传输模型Modtran5定 量分析了不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,在总结其他学者研究天顶角校正的基础上通 过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0
天顶角的辐射能量的关系模型,从而实 现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0
天顶角辐亮度对比,校正结果相对误差小于1%,结果较为理想。

天顶亮度是表征天空背景光的一个重要特性参数，为了获得天顶亮度变化特性，利用天空背景辐射测量系统对新疆某地区天顶亮度进行了观测，通过对实际测量数据进行分析，结果表明在天气晴朗时，天顶亮度与太阳高度角之间存在着一定的关系，给出了晴朗天气条件下天顶亮度随着太阳高度角变化的特征关系式，通过应用该关系式计算的结果与实测值的比较验证了该关系式的有效性。该特征关系式可用于晴朗天气时天顶亮度的实时监测，对天空背景光辐射亮度研究具有实际意义。