[发明专利]一种基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过偏振遥感技术对地表进行探测的方法，特别是关于一种基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离方法。

背景技术

偏振遥感是近来备受关注的一种新兴的对地观测方法，它通过探测大气或者地物反射形成的偏振光来为遥感目标提供新的、潜在的信息。由于大气粒子的强偏振作用，使偏振遥感能够对大气进行有效的探测。但大气的这种强偏振也导致了在星载偏振传感器探测地表时，传感器所接收到的信号主要是大气的偏振信息，而地物的偏振性质常常淹没在大气的偏振辐射中。虽然大量研究表明地表物体具有比较强的偏振特性，也可以作为遥感信息源，但是大气偏振效应强于地表偏振效应，导致星载传感器无法用于地表目标的偏振探测。在国外，法国研制的POLDER-3传感器是目前唯一在轨的偏振光遥感传感器，它在设计时曾试图对地表目标进行多角度偏振观测，但在使用过程中发现大气的偏振作用过于强烈，常将地物的偏振反射信息淹没，最终以失败告终。目前国内外都没有一个较好的解决方案，偏振遥感的地-气信息分离方法成为偏振遥感对地表进行观测和应用的一个瓶颈。因此，研究如何消除或减少大气偏振对地表偏振的影响已成为对地表进行偏振光遥感的首要问题，而在这方面目前国内外的研究还几乎处于空白状态。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够消除或减少大气偏振对地表偏振影响的基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离方法，其包括以下步骤：1)确定天基偏振传感器能够观测到的大气中性点及其物理性质；2)确定Babinet中性点为适用于偏振遥感观测的中性点；3)在Babinet中性点方向放置天基偏振传感器进行观测：根据目标观测区域地方时，确定天空中Babinet中性点与太阳位置的几何关系模型，确定Babinet中性点在空中的位置，并在Babinet中性点方向放置天基偏振传感器进行观测；这时传感器到地表之间的大气的偏振作用为零或减小到一定程度，达到大气偏振效应有效去除，同时地物的偏振信息能够最大限度地获取的程度。

所述步骤3)中，采用下述两种方式之一在Babinet中性点方向放置天基偏振传感器进行观测：①采用航空遥感平台搭载的方式：在飞机或飞艇等遥感平台上搭载偏振传感器，并调节传感器的拍摄角度，在Babinet中性点区域对地表进行观测；②采用航天遥感平台搭载的方式：根据太阳同步轨道相同地域太阳高度角固定特性，由卫星过境时，太阳高度角与Babinet中性点关系模型，确定卫星轨道，在卫星上搭载天基偏振传感器，确保天基偏振传感器观测时处于Babinet中性点区域。

它还包括步骤4)，即通过在非Babinet中性点位置对同一区域进行偏振成像的地面实验，对Babinet中性点位置和非Babinet中性点位置的成像偏振参数结果进行比较验证。

所述步骤3)中的Babinet中性点的位置与太阳高度具有函数关系，其几何位置关系模型为：

y=0.9x+18(0<x<30)y=0.75x+22.5(30<=x<90)]]>

式中，x为太阳高度角，y为中性点的高度角。

所述步骤1)中，大气中的中性点分别为Arago中性点、Babinet中性点和Brewster中性点。