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水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究

作　者: 胡新礼
导　师: 赵云升
学　校: 东北师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 偏振特性耀斑水体泥沙偏振光谱 BRDF BPDF
分类号: P333
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 218次
引　用: 3次
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内容摘要

遥感技术的基础是物体对电磁波所呈现的特性(包括波谱强度和偏振特性以及物体本身的几何特性特征)的描述。目前,遥感利用的信息主要集中在电磁强度特性和几何特征,但是,偏振信息完全可以作为遥感的另一维更有价值的信息来源,从美国航天局飞机带回的地面上上百幅偏振图像、偏振光谱信息充分证明了这一点。同非偏振信息测量相比,偏振信息测量能够获得更多更易于区分、判别、定量目标的特征信息参量。偏振状态对于识别不同的地面目标(如地面自然目标和人工设施)、大气气溶胶、云、雪、水体等等,都是极有价值的潜在信息。特别是对反射辐射强度对比度低的表面、利用偏振数据可以更有效的识别目标、将目标进行定量分析获得有价值的遥感信息。水体中悬浮物的含量是最重要的水质指标参数之一。悬浮物,尤其是含沙量的大小直接影响水体的透明度、浑浊度和水色等光学性质,也能影响水生生态条件和河口海岸带冲淤变化过程,因此,悬浮物尤其是水体悬浮泥沙的调查对河口海岸带的水质、地貌、生态、环境的研究以及海岸工程、港口建设等都有重要的意义。常规的调查方法是利用调查船逐点的采样、分析,调查速度慢、周期长。这种方法只能获得在时间、空间分布上都很离散的少量的数据。这种在时间、空间分布上的很离散的采样数据对比精度很差。利用卫星遥感具有大尺度快速同步的特点。采用遥感定量技术尤其是采用偏振遥感定量技术能迅速地获得大面积的水域含沙量的资料,瞬时同步性极好,重复获取数据的周期短,能有效的监测水体含沙量的分布和动态变化,克服了常规方法的不足,同时又弥补了传统遥感技术的精度问题。要有效的利用卫星遥感提取水体悬浮泥沙的有关信息,就必须对水体悬浮泥沙的偏振信息遥感知识有深入的了解。在对现有的国内外偏振遥感信息的介绍基础上,本文先介绍了偏振遥感与传统遥感的优缺点,进行了总体上的知识了解。再对水体泥沙的偏振光谱空间分布、水体悬浮泥沙偏振光谱的物理机制进行深入的阐述。如纯水的偏振特性、吸收和散射系数,悬浮泥沙的偏振反射光谱的空间分布规律、光学性质、吸收和散射系数等等。这些都对悬浮泥沙的偏振遥感分析及特征参数的提取打下基础。为偏振遥感技术的进一步发展积累经验[1]。本研究的主要目的是针对和利用水体辐射中的偏振信息,在分析评估现有水质遥感监测模型和水质成分(指标)的光谱响应特性的基础上,在可见-近红外光谱范围内,对偏振特性的水质遥感信息分析,得出利用偏振信息的水体遥感信息分析方法,主要以水体泥沙偏振光谱信息为研究对象进行水体泥沙的偏振特性研究。并据此探索水体泥沙的偏振信息特征,从水体遥感信息中剥离水面镜面反射信息的方法和反演特定水质指标的模式方法,并通过水体水质偏振信息的可靠实验测量加以检验,对相应的不确定性因 I素进行分析,以便更有效地获取水质信息,提高水质遥感监测的精度。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-7
目录  7-9
引言  9-13
一、多角度偏振遥感的应用与国内外现状  13-17
  （一）偏振遥感的国内外现状  13-15
  （二）多角度遥感的国内外现状  15-17
二、偏振遥感信息与其它遥感信息相比的优缺点  17-22
  （一）遥感信息  17-18
  （二）偏振信息的利用  18-20
  （三）偏振信息的特点  20
  （四）偏振信息的局限性  20-22
三、本课题的研究内容、目的、方法和意义  22-25
  （一）水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究的内容  22
  （二）水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究的目的  22-23
  （三）水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究的方法  23
  （四）水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究的意义  23-24
  （五）论文的组织结构  24-25
四、多角度偏振反射光谱测量分析仪器与数据测量  25-28
  （一）多角度偏振反射测量仪  25-26
  （二）海洋光谱仪（ASD）  26-27
  （三）样本制做与测量  27-28
五、2π空间悬浮泥沙多角度偏振反射光谱模型的建立与研究  28-33
  （一）实验数据的描述  28-29
  （二）悬浮泥沙偏振反射强度与方位角的关系  29-30
  （三）悬浮泥沙偏振反射强度与探测角的关系  30-31
  （四）悬浮泥沙偏振光谱模型的物理机理分析  31-33
六、悬浮泥沙偏振态的研究与基于偏振态信息的水面镜面反射剥离技术初探  33-40
  （一）偏振态的物理机理  33-35
  （二）基于偏振态等信息的水面镜面反射剥离技术初探  35-40
七、结论与展望  40-43
  （一）结论  40-41
  （二）展望  41
  （三）应用举例---利用偏振度计算密度  41-43
结语  43-44
参考文献  44-46
致谢  46

水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究

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