岩石定量遥感是矿产资源探测与地质环境监测的主要手段, 光谱解混是岩矿定量遥感的重要方法。 在实际应用中, 由于卫星对地观测受地形起伏的影响, 观测具有一定的角度, 导致所测发射率光谱产生变异。 但在目前的研究中, 解混所采用的矿物端元光谱, 是在实验室垂直试样表面观测得到的, 忽略了观测角度对发射率光谱的影响, 降低了光谱解混精度。 因此, 有必要将观测角度作为影响岩石光谱解混的因素, 研究其对光谱解混精度的影响。 首先, 将常见的石英、 正长石和斜长石矿物表面制作成一般粗糙度, 并设计0°~77°共9个观测角度实测发射率光谱, 分析观测角度对矿物热红外光谱特征的影响。 其次, 利用观测角度13°~77°的矿物端元, 构建相应角度虚拟岩石光谱, 并用0°的矿物端元光谱解混9个观测角度的岩石光谱, 分析观测角度对岩石热红外光谱解混的影响。 结果表明: (1）在0°~20°范围, 观测角度对光谱影响较弱, 从30°开始, 影响显著。 基本规律是: 随着角度的增加, 光谱吸收深度增加, 但各波段处的情况不尽相同。 CF特征在观测角度大于50°之后向短波方向移动明显; RF特征处的吸收谷在观测角度大于20°之后显著加深, 且谷底位置向短波方向移动; TF特征在观测角度大于40°之后发射率显著降低。 表明观测角度的变化, 会引起光谱特征的明显变化。 (2）在0°~20°范围内, 观测角度对光谱解混影响不明显, 解混误差小于5%; 当观测角度大于20°时, 观测角度对光谱解混有显著影响, 30°~77°解混误差均大于5%, 平均解混误差达到17.2%, 解混精度较低。 这表明, 在基于光谱解混方法进行岩石矿物组分定量反演时, 需要考虑观测角度的影响, 这对于提高反演精度、 准确确定岩石类型具有重要意义。

分析了蒙皮、发动机排气系统等主要辐射源的红外辐射特性, 结合红外辐射理论、实测数据以及经验公式, 建立了某型直升机红外辐射强度简化算法, 分析了不同观测角度下机体不同部位对红外辐射的贡献值, 得到了3~5 μm、8~14 μm波段红外辐射强度全向分布曲线, 验证了计算模型的可行性。结果表明, 直升机红外辐射具有很强的方向性, 其辐射强度与观测角度有很大关系, 迎头方向辐射最小, 机体侧后方的辐射最强, 且长波辐射强度要强于中波辐射；长波辐射主要来自于蒙皮自身辐射, 不低于总体辐射的70%；中波波段辐射主要来自于发动机排气管部分, 且在机体侧后方辐射最大。最后, 利用计算结果仿真分析了不同角度袭来的目标对探测距离的影响。对于迎头袭来的目标的探测距离最小, 对于机体侧后方约110°方位的探测距离最大。研究对直升机红外辐射探测系统探测距离评估具有重要的意义。

偏振探测有利于改善对目标的探测和识别能力, 是当前国内外研究的重要内容之一。介绍了长波红外高光谱偏振测量的原理, 并通过搭建长波红外高光谱偏振测量系统, 开展了对涂漆目标和镀铝目标在不同温度、不同观测角度下的高光谱偏振成像实验, 获取了有效的实验数据并进行处理分析。结果表明: 温度和观测角度对目标的光谱偏振特性有较大影响, 目标表面的红外光谱偏振特性随辐射温度差值及探测角度差值的增大而增大, 并具有波段选择性。利用目标温度和观测角度的差异对目标光谱偏振特性的影响, 可以进行有效的探测与识别, 并为探测器的波段选择提供参考依据。

研究了在卫星上太阳光扫过太阳辐射监测仪视场期间，太阳入射角的时间变化函数和在这种变角入射情况下辐射计接收腔的温度响应情况以及测量太阳辐照度的观测角变化修正问题。太阳辐射监测仪上的绝对辐射计是在腔上接收辐射功率发生微小变化的情况下，关闭快门进行电功率定标获得太阳辐射照度的，将腔接收辐射功率的这种微小变化作为角度修正因子对太阳辐照值进行了修正。风云三号卫星上两年来测得的2×104多组数据进行这种观测角变化修正后，获得的太阳常数值为1368±4 W/m2。其不确定度为0.3%，同世界气象组织推荐的公认值1367±7 W/m2及欧美国家至今在各类卫星上测量值相一致。