T/CI 003-2021 地表-地物偏振遥感探测技术规范

范围:本标准规范了地表-地物偏振遥感探测的数据采集与管理方式、内容、处理流程、成果形式和成果质量控制等。 本标准适用于利用偏振探测进行地表-地物偏振特性的分析、偏振仪器的构建、地表-地物物理化学特征分析等多个方向的应用时，对地表-地物偏振数据的采集与管理; 主要技术内容:3 地表-地物偏振遥感探测内容3.1 基本原则偏振作为一种新的遥感观测手段，并作为常规遥感的补充，具有“弱光强化”、“强光弱化”的重要物理特征，以极大延伸遥感暗亮两端探测区。这种能力归纳为地表-地物偏振遥感的五大特征：多角度反射物理特征、多光谱化学特征、粗糙度与密度结构特征、信息-背景高反差比滤波特征与多次散射能量辐射传输特征。为了对地表-地物的这些偏振遥感特征进行科学探测，需把握以下三个原则：科学可行性原则：探测目的要明确，探测原理要正确，探测对象和探测手段要选择恰当，整个设计思路要满足本学科的基本科学准则。单一变量原则：在控制偏振信息的各种因素中，保持其他因素不变，只改变其中一个因素，观察其对获取的偏振信息的影响。平行重复的原则：对所做探测的实验在同样条件下，进行多次重复实验，以获得一般结论，切不可只进行少数几次测试轻易得出结论。3.2 基本原理假设入射辐射为单位辐射量，辐射在地表，地表内部及二者之间都会发生多次散射作用，而最后传感器获得的出射辐射，是这三者的总和。一般而言，入射到地表的辐射，或被直接散射回大气中，或被吸收，或进入到地表内部中。进入到地表内部的辐射会与地表内部的物质，如水分等发生生化作用，也会部分被散射，部分被吸收。但是与地表散射不同的是，这部分散射是与地表内部的物质含量相关的，其对辐射的调制作用体现在反射率上，这部分辐射是非偏振的。辐射与地表-地物进行相互作用的示意图如图1所示。图1辐射与地表-地物相互作用示意图设地表-地物的散射反照率为 ，地表直接被反射的概率为 ，在地表内部向上散射的概率为 ，向下散射的概率为 。根据菲涅尔原理，我们知道在地表直接被反射的辐射是部分偏振的，也就是说 可以进一步分解为：其中， 代表线偏振部分，而 代表非偏振部分。进入到地表内部，与其相互作用后，辐射被向上散射的总概率为：则辐射被吸收的概率 以及向下透射的概率 为传感器接收到的辐射与地表及部相互作用后的总能量则可以简单表述为：则传感器探测到的偏振度为：而一般情况下， 可以认为是常量，即是与波长无