无论是多角度遥感的发展、 还是偏振、 高光谱遥感的发展, 它们有一个相同的目的, 即利用电磁波的种种特性、 以及空间特性来对地球表面的一切地物进行精确的识别。 任何单一的方法和手段不可能完整地描述和反映地物的所有特征。 偏振测量是目标测量识别技术中不可缺少的技术之一, 并且成为近年来全世界目标识别领域中的研究热点。 由于定量遥感的反射强度对植被遥感的影响不可忽视, 反射辐射信号呈现饱和或过弱都不能被检测到。 而偏振是植被定量遥感的重要手段, 因而有必要开发一种克服由反射强度强弱引起的植被反演误差的方法, 这也是我们目前的研究目标。 如果反射的辐射信号太强或太弱, 都会影响遥感的准确性, 而来自植被的偏振光可以提供有用的信息, 特别是当反射的辐射信号饱和时, 使得传感器不能获得足够有用的非偏振信息。 本研究采用基于地面的偏振成像光谱仪系统, 开发了一种偏振方法来克服反射强度过强过弱引起的植被反演误差。 利用FISS-P偏振成像光谱仪系统研究了反射强度对遥感植被NDVI和DoLP效用的影响, 实验地点在北京市中国科学院奥林匹克科技园。 在对目标采样时对反射率强, 反射率弱以及反射率适中的植被分别测量, 同时对目标植被的不同波段(470, 555, 670, 864 nm)的DoLP进行计算与分析。 地基成像光谱仪系统(FISS-P)提供了具有偏振信息的高空间分辨率图像, 我们可以确定在阴影和强反射区域中单个像素的光谱偏振特性。 在成像光谱信息的基础上, 利用光的偏振性来对地物的物理特性进行分析。 本文使用斯托克斯分量来表征反射光的各个偏振分量, 使用线偏振度(DoLP)表征反射光偏振程度。 信号饱和度和阴影效应导致归一化植被指数(NDVI)植被密集程度非常低, 造成严重的反演误差, 然而强反射对线偏振度(DoLP)的影响不大。 研究结果表明, 反射辐射信号饱和时, 偏振效应可以通过适当的频带提高植被的反演精度, 平均NDVI的相对误差为33.8％, 而DoLP(670 nm)的相对误差仅为6.3％, 而其他波段的DoLP(555 nm, 864 nm)的相对误差要大很多。 这项研究结果表明, 在植被识别时可以忽略强反射, 然而, 阴影(弱反射)效应是不容忽视的。 FISS-P偏振成像光谱仪是用于计算具有不同反射强度的样品类型的偏振和非偏振参数的有效工具, 同时发现在识别植被时, 强烈的反射可以忽略不计, 但是植被的阴影(弱反射)效应不容忽视。 与非偏振方法相比, 偏振效应可以提高反射辐射信号饱和时的植被反演精度。 这项研究分析了使用偏振法强弱反射强度引起的误差减少。 为了进一步揭示植被的阴影(弱反射)效应与DoLP之间的关系, 还有一些问题需要解决。

偏振是电磁波的重要特性, 利用偏振信息研究地物的状态和性质被证明是一种有效的手段。 地物属性研究是地球观测中重要的课题, 偏振技术作为一种新兴手段, 逐渐得到国内外遥感界的关注。 目前, 国际上普遍缺乏使用广、 精度高的偏振传感器。 AirMSPI（Airborne Multiangle Spectro Polarimetric Imager）作为新型机载偏振传感器, 能够获取多波段多角度的偏振数据, 空间分辨率可达10 m。 选取2013年美国Tracy地区的航飞数据, 分析了线偏振度（degree of linear polarization, DOLP）与偏振二向反射因子（polarized bidirectional reflectance factor, pBRF）在470, 660和865 nm三个波段、 九个探测天顶角的变化规律。 研究发现, 地物前向散射方向包含大量偏振光, 其在入射主平面附近表现出强烈的非朗伯体效应。 同时, DOLP与pBRF和入射天顶角及探测天顶角的相对位置有关。 DOLP在入射及探测天顶角90°夹角附近最大, pBRF随着探测天顶角的增大而增大。 受大气影响, 蓝光波段的DOLP及pBRF数值相对较高, 但红光及近红外波段可有效减弱大气分子偏振散射效应, 包含更多地物偏振细节。 水体、 人工建筑、 居民区、 裸土和绿地偏振特性迥异, 偏振图像中地物甄别度高。 且由于分子多次散射的退偏作用, 传感器接收到的地物辐射中, 线偏振度与反射比具有高度负相关性, 相关系数普遍大于-0.8。 因此, AirMSPI能够提供高质量偏振数据, 作为地面、 星载偏振数据的有力验证, 为大气及地物参数反演提供重要支持。