水面溢油的多角度偏振与二向性反射定量关系研究

水面溢油是最常见的水体污染源之一,在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,将表现与它们自身性质有关的偏振特性。因此,对水面溢油的多角度偏振信息探测成为水体定量遥感的一种新手段。偏振反射是伴随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,可以通过起偏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,研究了水面溢油的多角度偏振反射与二向性反射之间存在的定量关系,并从实验上验证了其二向性反射、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。

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.

月球表面矿物二向性反射特性实验研究

月表物质成分探测是月球探测的重要组成部分。研究矿物在光学波段的吸收特征,可以达到识别月表矿物的目的。作为月岩的风化产物,月壤的成分包括了主要的月球成岩矿物：斜长石、橄榄石、辉石等。本课题以斜长石和单斜辉石作为研究对象,旨在研究单矿物的二向性反射特性。影响月壤反射率的因素包括成分、表面物理特性等多种因素,研究中选用美国ASD公司Filedspec3光谱仪,测量单矿物不同颗粒粒度状态下350~2500nm的二向性反射特征。结果表明,观测几何角度变化对反射率的影响较大,有明显的二向性特征,在方位角180°及0°方位热点较明显。反射率随粒径降低而增加。实验结果可为月表矿物反演研究提供有力的证据。二向性反射方向的研究也为合理选择观测几何条件提高月表信息获取精度成为可能。

花岗岩表面二向性镜面反射分量和漫反射分量的比较研究

偏振反射与二向性反射之间存在着一定的定量关系.通过对不同粗糙程度花岗岩表面偏振反射的测量,计算出它们表面二向性镜面反射分量与二向性漫反射分量的大小,从而定量分析了花岗岩表面粗糙程度对热点与非热点区域两种分量的影响情况.同时通过分析还发现,光线入射天顶角也会对两种分量的大小起到一定的影响,而这种影响的强弱是受到花岗岩表面粗糙程度的控制.

不同粒径的月球橄榄石二向性反射特征研究

研究月表矿物组成和分布,对于探测月表地质构造以及月球的起源和演化具有重要的意义。因此,物质成分探测一直是月球研究的重点课题之一。尽管人类已经能够从月球采集样品进行实验室分析,但遥感技术仍然是研究月球的主要手段。文中主要目的是模拟不同粒径下橄榄石的二向性反射特征。为此,首先提出模拟不同粒径下反射特征的方法,然后利用Hapke模型和Mie散射理论对不同粒径下富铁和富镁橄榄石的二向性反射特征进行了模拟。模拟结果显示,富镁橄榄石的二向性反射率较富铁橄榄石的反射率高。最后,分析了反射率差值和等效粒径的相关性。该结论为选择探月传感器的波段组合、识别橄榄石镁铁含量提供了理论依据,也为应用遥感数据的橄榄石的判别奠定了基础。

应用地物二向性反射识别草原鼠危害区

应用NOAA/AVHRR数据识别川西北高原若尔盖县草原鼠危害区的研究。结果表明,在波长0.725～1.100 μm 波段,地物的二向性反射能较好地识别草原鼠危害区。将波长3.55～3.93 μm 的红外辐射亮温加入分类因子,能提高识别效果。此技术能较好地识别草原鼠害区,并能较好地识别有水沼泽、无水沼泽、沙化草地及高山区。

互易原理在二向性反射研究中的适用性

指出被广泛引用的Siegel和Howell合著“热辐射与热传输”一书中关于BRDF互易原理的证明中的错误,并进而导出在该书作者假定条件下的正确结论这一结论与Clarke和Parry的完整、精确实验结果一致。

关于底质二向性反射分布函数

二向性反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function)是遥感技术发展到一定阶段的产物。在水色遥感领域,目前研究文献不是很多。本文综述了国内外湖体底质BRDF的研究现状,并指出了其仍待解决问题。

再论互易原理在二向性反射研究中的适用性

在假定像元中散射媒质处处满足Helmholz互易原理的条件下,证明了“源与传感器互易原理”不能成为二向性反射研究与实践的限制因素。同时提出衡量源传互易能否近似用于观察像元的客观指标。

地形对地表二向性反射测量的影响(英文)

该文重点研究不同空间分辨率下粗糙地表的表面二向性反射测量。这里将不同二向阴影函数和计算机模拟技术进行了对比，所用到的计算机模拟技术包含射线追踪和基于人造表面和３０ｍＤＥＭ数据的辐射通量法等。所有算法都显示出地形对辐射度量有显著影响，然而，它们同时揭示了诸多模型之间存在着很大的差异，如果想准确估计地形对二向性反射分布函数的影响，就必须做进一步的研究。

通过航空POLDER数据估计地表二向性反射分布函数(英文)

研究中，通过选择目标区的ＰＯＬＤＥＲ图象数据来估计目标的二向性反射分布函数，其主要结果可简述如下：１）我们发展了一种大气纠正算法，它适用于源自ＰＯＬＤＥＲ传感器的图象数据格式。通过这种算法，将连续的不同视角的ＰＯＬＤＥＲ陆地图象转化为一系列表面反照率图象，该过程考虑了多次散射。２）然后，选定２１个目标区，包括河流、水塘、城市、道路、森林等，其光谱二向性反射分布函数通过连续的反照率图象来估计。研究发现，水表面的二向性反射分布函数５５０ｎｍ，６５０ｎｍ，８５０ｎｍ处呈现朗伯体特征，同时发现有植被覆盖地表的二向性反射分布函数在５５０ｎｍ和６５０ｎｍ处大致为各向同性，而在８５０ｎｍ处则表现为各向异性。该文给出了所有靶区按经验二向性反射分布函数的拟合参数值。

二向性归一化植被指数:概念及应用

最近发布的星载法国地表反射的极化与方向性观测仪(POLDER)与美国中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表二向性反射(BRDF)数据产品,其输入数据的大气纠正未能满足定量遥感的需求。提出了二向性归一化植被指数(BiNDVI)的概念,以同时考虑地表反射的二向性与大气程辐射的影响,并用于定义卫星多角度遥感观测值的大气质量指数,用该指数加权迭代反演,能明显改进MODIS-BRDF的数据产品质量。

TM影像地面二向性的分析及校正方法研究

在影响辐射失真的各种因素中,二向反射特性越来越被人们所重视。本文针对地面二向反射特性造成的辐射失真问题进行深入的研究,从辐射失真的根本角度上补偿色调的差异,使得尽量恢复图像灰度与实际地表辐射的真实对应关系。并采用适合TM影像的Roujean模型进行实验处理,得到了较好的减弱辐射差异的效果。最后采用影像拼接等方法对实验结果进行了分析和评价。

南疆单红枣二向反射特性研究

在传统的遥感理论中,通常是将物体都看成了朗伯体,这就忽略了物体的本身的特性—二向反射特性。南疆红枣产量巨大,迫切需要近地面遥感技术进行对枣园进行监测。本文利用二向反射光度计对南疆的骏枣进行了二向反射特性研究。结果表明在相对方位角180°,入射天顶角等于探测天顶角区域,红枣的反射率达到峰值。而且随着光源入射角的不断增大,红枣表面所产生的镜面反射也逐渐增大,直至布鲁斯特角。本文为今后南疆的枣园监测提供了参考。

冬小麦冠层光谱的方向性特征分析

二向性反射因入射和观测的角度变化而变化,合理选择遥感观测角度、太阳天顶角等为提高遥感应用精度提供可能。通过采用各向异性因子和各向异性指数定量分析了冬小麦冠层窄波段二向性反射率及NDVI的方向性特征。分析结果表明:主平面内二向性反射率的各向异性最强,垂直主平面最弱,其他平面介于前两者之间;可见光波段反射率随观测天顶角的敏感性大于近红外波段;反射率对太阳天顶角的敏感性随着观测天顶角的增大而增大。前向NDVI整体上大于后向,且NDVI随着太阳天顶角的增大呈增大趋势。为了减少观测方式所带来的不确定性,应尽量选择近红外波段和小太阳天顶角,估算结构参数时应尽量选择主平面进行遥感观测,在利用NDVI估算生物物理参数时尽量远离"热点"区域。

不同株型小麦的双向反射分布函数特征研究

为了获得高精度的农作物生理生化参数的遥感反演结果和冠层结构信息提取,由多年地面观测的多角度数据结合半经验的二向性反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)核驱动模型,利用红光(680 nm)和近红外波段(860 nm)的6个BRDF形状指示因子,分析了紧凑型小麦J411和披散型小麦Z9507的BRDF特征。研究表明:主平面上2种株型小麦的方向性反射率表现不同,拔节期披散型小麦的二向NDVI(normalized difference vegetation index)大于紧凑型小麦;红光波段紧凑型小麦J411的几何光学核系数大于披散型小麦Z9507,紧凑型小麦几何光学效应更强;近红外波段披散型小麦体散射核系数大于紧凑型小麦,披散型小麦体散射效应更强。由此表明多角度观测数据更适于分析小麦冠层结构信息。该研究为多角度遥感在精准农业领域的应用提供参考。

基于前向散射核函数拟合冰雪反射光谱各向异性

对地表反射光谱的各向异性进行建模和拟合,是遥感对地观测的重要研究内容。传统的线性核驱动模型拟合方法使用的核函数是基于植被覆盖地表辐射传输模型导出的,因此难以准确地描述冰雪覆盖地表前向散射强的特征。提出一种在线性核驱动模型中增加前向散射核函数的拟合方法,并采用地面多角度观测架测量的冰雪反射光谱对该方法的有效性进行了验证。验证结果表明该方法能够较好地拟合冰雪反射光谱的各向异性(R2=0.997 5,RMSE=0.022 6),准确地反映冰雪前向散射较强的特征。通过对提出的方法与经验函数法、传统线性核驱动模型拟合方进行比较,可以发现线性核驱动模型方法明显优于经验函数拟合法,其中增加前向散射核函数能够显著提高对冰雪覆盖地表二向反射因子的拟合精度,并在各波段都有稳定的拟合效果。

单叶的反射特性(英文)

任何植物冠层的遥感信息都是包含叶、茎、花、周围的土壤（当冠层较稀疏时）信息的信息集合体。因此，要研究植物冠层的特性需首先研究其最重要的组成成分。正如我们所知，通过植物冠层的能量变化主要是通过叶片的反射、透射、吸收来实现的，因此叶片的光学特性必须经过适当的定量化、特征化，以发展复杂的、具有可靠预测性的冠层辐射传输模型。植物冠层叶片有不同的角度，受不同入射方向的太阳光照射。一般地，冠层反射模型都假定叶片为一个漫反射体。但Ｒｖａｃｈｅｖ和Ｇｕｍｉｎｅｔｓｋｉ等多人的实验表明叶片的反射在某些情况下反映出较强的镜面反射。因此叶片的反射特性可以为既有漫反射性（朗伯性）又有镜面反射性（非朗伯性）。叶片反射的朗伯性主要是由叶内部结构的多次散射引起的，并且可用朗伯定律来计算。当入射光线仅被考虑为法线或近法线方向时，镜面反射对整个反射的贡献很小，镜面反射的情况可被忽略。许多研究表明当增大入射角时，镜面反射明显，叶片反射率增大，且增加程度随叶表面特征变化而变化，这就说明镜面反射是一个叶表面现象。并且镜面反射光是极化光，这个特性使得分离镜面反射和朗伯反射成为可能。在研究植被反射时，叶片是最重要的因子，因此单叶反射特性的定性、定量研?

水中叶绿素浓度偏振反射光谱特性研究

自然界的水体尤其是内陆水体常常会受到大面积污染并且富营养化,而水中藻类物质的大量繁殖是造成水体富营养化的一个重要指标。在藻类中叶绿素的含量是比较稳定的,并且测量方便,因此在水体富营养化程度监测中,将叶绿素浓度作为其重要参数来研究是科学可行的。本文通过完整测量和分析不同叶绿素浓度水体在2π空间上的偏振反射光谱数据,总结出其中的变化规律,为以后利用偏振光谱监测水体富营养化状态提供科学依据。

表面BRDF反射率大气纠正的敏感度分析(英文)

该文系统地研究了ＢＲＤＦ反演和大气纠正的关系。研究中用到了ＭＯＤＩＳ的大气纠正法，而且，对于不同的植被类型和气溶胶光学深度用到了ＭＯＤＩＳ和ＭＩＳＲ的角度采样。结果显示在大气纠正中考虑ＢＲＤＦ表面各向异性是必要的，而且表面ＢＲＤＦ的反演和大气纠正可以迭代进行，大量模拟证明这一迭代收敛迅速。