基于AirMSPI多光谱多角度传感器的地物偏振特性研究

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。