多角度偏振探测技术

介绍了偏振遥感技术的用途以及国内外发展情况。详细论述了国内第一台空间多角度偏振探测仪器——天宫二号多角度偏振探测仪的技术方案、偏振定标试验、航空飞行试验和在轨飞行试验,并给出了评价结论。     

卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究

偏振遥感作为一项新技术将在大气探测中发挥作用。通过偏振测量,不仅得到了辐射度测量值,而且能够得到大气偏振态参数。基于多角度偏振信息,能够提高大气特性参数反演精度,并为精确大气校正服务。讨论了偏振遥感探测方式及其研究进展情况,从大气偏振信息特点考虑,提出了一种卫星大气偏振信息获取方式,简要给出了卫星大气遥感的多角度偏振遥感系统总体方案,旨在积极推进多角度偏振遥感技术在卫星大气遥感中的应用．     

卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究

偏振遥感作为一项新技术将在大气探测中发挥作用。通过偏振测量,不仅得到了辐射度测量值,而且能够得到大气偏振态参数。基于多角度偏振信息,能够提高大气特性参数反演精度,并为精确大气校正服务。讨论了偏振遥感探测方式及其研究进展情况,从大气偏振信息特点考虑,提出了一种卫星大气偏振信息获取方式,简要给出了卫星大气遥感的多角度偏振遥感系统总体方案,旨在积极推进多角度偏振遥感技术在卫星大气遥感中的应用。     

基于卫星多角度观测的气溶胶遥感反演算法研究进展

对国际上双角度、多角度及偏振卫星气溶胶遥感反演算法的最新研究进展进行了综述.双角度遥感作为多角度遥感的一种典型情况,算法的核心思想同样适用于两个传感器在几乎同时对同一地区进行观测的情况.以双角度观测的沿轨扫描辐射计(ATSR)系列传感器为例,总结了 ADV(ATSR dual view)、SU(Swansea Univ...     

高分五号卫星偏振遥感陆地上空气溶胶光学厚度

针对多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)数据,提出了基于多角度多光谱偏振信息的气溶胶光学厚度反演方法。该方法使用Nadal-Breon半经验模型计算地表偏振反射率,以扣除地表影响;采用倍加累加法矢量辐射传输模型构建气溶胶参数查找表,通过计算最小残差,动态确定最优气溶胶模型,从而实现陆地上空气溶胶光学厚度的反演。使用DPC的L1级条带数据,反演获得了中国东部地区气溶胶光学厚度的空间分布,并与MODIS产品和AERONET地基站点数据分别进行了对比,反演结果与MODIS气溶胶产品的整体分布具有很好的一致性;同时,与AERONET地基站点观测结果具有较高的相关性,670 nm和865 nm两个波段的相关系数都在0.8以上,说明该算法模型反演陆地上空的气溶胶光学厚度准确可靠,可为DPC遥感大气气溶胶提供技术支持。     

多角度偏振成像光谱仪的光学设计

大气气溶胶是引起全球气候变化和空气质量问题的重要因素之一,利用卫星遥感监测全球大气气溶胶具有重要意义。利用大气气溶胶的多角度偏振光谱信息联合反演,可有效去除地表反射的影响,获得精确的遥感结果,因此亟需研究具备多角度偏振光谱信息获取能力的一体化光学仪器。所设计的多角度偏振成像光谱仪光学系统,前置望远物镜采用多镜头视场拼接方式,实现地面目标沿轨方向60内多角度探测,分光系统共用一个Offner分光装架。像质评价结果显示,在探测器奈奎斯特频率处中心波段的MTF达到0.8,点列图均位于艾里斑范围内,各项指标均满足设计要求。光学系统整体结构紧凑、无运动部件,可实现目标多角度偏振光谱图像的信息获取。     

GF-5卫星多角度偏振成像仪在轨偏振定标

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。     

航空/航天偏振遥感陆地上空气溶胶研究进展

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。     

星载气溶胶多角度分光偏振成像仪

美国喷气推进实验室最近提出一种集多光谱、多角度和偏振技术于一体的遥感仪器。该遥感仪器将装载在卫星上,用以收集与地球对流层气溶胶的空间分布和辐射特性有关的数据。这些数据是人们深入了解气溶胶的自然和人为根源以及气溶胶对气候和大气化学的影响所需要的。由于综合了多光谱、多角度、偏振等多种不     

多光谱、超光谱成像技术在军事上的应用

对多光谱、超光谱成像技术的原理、特点,以及二者之间的区别和联系等技术问题进行了较为详细的讨论,并重点列举了该项技术在军事上的应用,较全面地介绍了多光谱、超光谱成像技术在军事应用中的使用方法和研究状况,以及成像光谱仪器的发展水平和有关技术,并对该技术的发展趋势进行了展望。     

高光谱多角度偏振信息反演盐水密度最佳波段

利用折射率可以建立偏振度与液体密度之间的函数关系.以不同浓度的盐水为例,通过USB2000光谱仪测得高光谱偏振信息并计算其密度,发现在不同入射角度计算不同浓度的盐水密度的最佳波段不同,在最佳波段范围内计算的盐水密度精度高.当入射角趋近布儒斯特角时最佳波段范围变宽,可以满足现今遥感技术的要求.该研究结果为遥感技术在监测水体密度方面提供了新的科学依据.     

航空多角度偏振观测京津唐地区大气气溶胶

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1640nm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。     

阵列探测器在成像光谱偏振探测技术中的应用

为了在成像光谱偏振仪中应用近红外焦平面阵列探测器,得到高质量图像信息,结合新型弹光调制型成像光谱偏振探测技术(PEM-ISP),提出了一种基于近红外焦平面阵列探测器的成像光谱偏振探测技术。系统采用FPA-640512 InGaAs焦平面阵列探测器作为光学探测接收元件,采用高速现场可编程门阵列(FPGA)作为信号处理单元,做到对光学信号的快速采集与并行处理,满足高速、实时的信号传输与处理技术等要求。将经高速A/D采集得到的数据存储到FPGA外扩的静态随机存储器中,以保证数据的完整性。数据最终通过通用串行总线传至上位机,上位机通过LabVIEW实现图像还原。结果表明,该系统可以应用于PEM-ISP中,实现对测量信号的精确探测与采集,并得到完整的图像信息。     

偏振遥感的回顾与展望

主要回顾了偏振遥感的产生与发展历程及其在植被、岩矿、土壤、水体等方面的研究成果,并展望了偏振遥感发展的未来。众所周知,传统遥感是将地球视为朗伯体,故采取垂直方式获取地表的二维信息,其目的是为了更有利于对遥感信息进行计算机处理。事实证明,把地球当做朗伯体颇欠合理,来自地球表面的信息具有明显得三维空间分布特征。李小文院士对BRDF进行了深入研究,并取得了令人瞩目的成果。偏振反射与二向性反射是一对孪生姊妹.BRDF主要反映的是光谱的角度信息,而偏振反射不但反映光谱的角度信息,同时也反映光谱的偏振信息。当地表某个部分为朗伯面时,其光谱的角度信息与偏振信息均为零。分析比较偏振遥感与多角度、高光谱遥感以及微波遥感的内在联系与差异,不难发现上述三种遥感是偏振遥感的特例.     

多角度偏振浊度计不同观测角上偏振测量角的控制实现

气溶胶散射光偏振特性的测量与分析,对求得气溶胶的尺度谱、数密度、形状和折射率等数据,以及反演大气的光学和物理参数有着重要的意义。简要介绍了多角度偏振浊度计的测量原理,详细介绍了针对该仪器的扫描结构,如何完成在不同散射角上对偏振测量角度的控制。     

多角度偏振反射与二向性反射定量关系初探

在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,地表或大气中的目标地物将产生与它们自身性质有关的偏振特性.因此,地物的偏振信息探测成为遥感目标识别的新手段.偏振反射是伴随着目标的二向性反射而产生的,在探测目标地物的二向性反射的同时,可以通过偏振器获得目标地物偏振态的三维空间分布.本文从多角度偏振遥感机理的角度出发,研究了偏振化二向性反射与二向性反射之间存在的定量关系,并从实验上验证了二向反射、45°偏振、偏振均值三者在2π空间的相应方位角、天顶角、探测角以及通道上的反射比均相等.     

大气气溶胶航空多角度偏振观测实验及数据分析

鉴于多角度偏振辐射数据可以有效提升大气气溶胶参数的反演精度,设计了多角度偏振探测航空实验及数据处理流程。将我国自主研制的多角度偏振成像仪DPC搭载在航空平台上,同时在地面布设太阳辐射计CE318观测站点,设计航线串联地面观测站点,开展了航空飞行实验。对实验获得的数据进行分析处理,结果表明,多角度偏振探测航空实验可获取高精度的偏振、辐射数据;使用该数据反演大气气溶胶光学厚度,反演误差小于3%,初步验证了多角度偏振成像仪可为大气气溶胶多参数反演提供有效的数据。     

多角度偏振成像仪高精度辐射定标方法

开展高精度辐射定标方法研究,对于多角度偏振成像仪实现大气气溶胶粒子分布和微观物理特性探测反演的科学应用至关重要。采用傅里叶级数的分析方法,建立了全视场起偏度的测量模型,消除了参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现了光学系统偏振特性的准确测量。结合多角度偏振成像仪的辐射与偏振定标模型,开展了光学系统偏振特性的校正方法研究,实现偏振特性引起辐射定标不确定度由8%下降至2.2%以内。利用高精度二维转动平台和大口径积分球辐射源,采用分视场测量方法, 校正像元响应非一致性,实现相对辐射校正精度优于0.5%。采用基于标准灯漫反射板的辐亮度量值传递链路,经过各影响因素的分析评测,所有波段辐射定标精度均优于5%。     

三因素及其交互作用对植物叶片多角度偏振高光谱特征的影响

在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,植物叶片表面将产生与它们自身性质有关的偏振特征,完全可以作为遥感信息中有价值的信息来源.多角度对地观测能获得更为详细可靠的地面目标三维空间结构参数,使定量遥感成为可能.对植物叶片的多角度偏振高光谱探测成为定量遥感中的一种新手段.在分析植被叶片的多角度偏振高光谱特征基础之上,设计了一个3因素2水平的正交试验.通过对实验数据的方差分析发现,偏振角、入射天顶角、叶绿素以及三个因素之间的交互作用都可以对植物叶片的偏振反射产生影响,偏振角和入射天顶角对植物叶片的影响特别显著,二者的交互作用也有显著的影响.因此在今后的研究中,既要考虑单因素本身对植被叶片的偏振反射的影响,还要考虑到交互作用所起到的影响.     

高分辨率成像光谱的偏振监视装置

德国柏林空间遥感仪器技术研究所和德国空间局卫星系统光学仪器部等部门合作研制成像光谱仪用的偏振监视装置。由于对地面和环境观测的光学遥感系统要求集中于辐射探测精度,特别是对高分辨率成像光谱仪对辐射精度要求越来越高。对遥感仪器精确和认真地进行地面和飞行标定是满足高精度要求的基本条件之一。根据