本發明專利技術涉及一種基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離方法，其包括以下步驟：1)確定天基偏振傳感器能夠觀測到的大氣中性點及其物理性質；2)確定Babinet中性點為適用于偏振遙感觀測的中性點；3)根據目標觀測區域地方時，確定天空中Babinet中性點與太陽位置的幾何關系模型，確定Babinet中性點在空中的位置，并在Babinet中性點方向放置天基偏振傳感器進行觀測；這時傳感器到地表之間的大氣的偏振作用為零或減小到一定程度，達到大氣偏振效應有效去除，同時地物的偏振信息能夠最大限度地獲取的程度。本發明專利技術區別于常規遙感主要利用大氣窗口進行地表觀測的限制，可以廣泛用于航空航天偏振遙感對地表目標觀測中的大氣糾正技術與對地觀測實用系統中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種通過偏振遙感技術對地表進行探測的方法，特別是關于。
技術介紹
偏振遙感是近來備受關注的一種新興的對地觀測方法，它通過探測大氣或者地物反射形成的偏振光來為遙感目標提供新的、潛在的信息。由于大氣粒子的強偏振作用，使偏振遙感能夠對大氣進行有效的探測。但大氣的這種強偏振也導致了在星載偏振傳感器探測地表時，傳感器所接收到的信號主要是大氣的偏振信息，而地物的偏振性質常常淹沒在大氣的偏振輻射中。雖然大量研究表明地表物體具有比較強的偏振特性，也可以作為遙感信息源，但是大氣偏振效應強于地表偏振效應，導致星載傳感器無法用于地表目標的偏振探測。在國外，法國研制的P0LDER-3傳感器是目前唯一在軌的偏振光遙感傳感器，它在設計時曾試圖對地表目標進行多角度偏振觀測，但在使用過程中發現大氣的偏振作用過于強烈，常將地物的偏振反射信息淹沒，最終以失敗告終。目前國內外都沒有一個較好的解決方案，偏振遙感的地-氣信息分離方法成為偏振遙感對地表進行觀測和應用的一個瓶頸。因此，研究如何消除或減少大氣偏振對地表偏振的影響已成為對地表進行偏振光遙感的首要問題，而在這方面目前國內外的研究還幾乎處于空白狀態。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種能夠消除或減少大氣偏振對地表偏振影響的基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離方法。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案，其包括以下步驟1)確定天基偏振傳感器能夠觀測到的大氣中性點及其物理性質；2)確定Babinet中性點為適用于偏振遙感觀測的中性點；3)在Babinet中性點方向放置天基偏振傳感器進行觀測根據目標觀測區域地方時，確定天空中Babinet 中性點與太陽位置的幾何關系模型，確定Babinet中性點在空中的位置，并在Babinet中性點方向放置天基偏振傳感器進行觀測；這時傳感器到地表之間的大氣的偏振作用為零或減小到一定程度，達到大氣偏振效應有效去除，同時地物的偏振信息能夠最大限度地獲取的程度。所述步驟幻中，采用下述兩種方式之一在Babinet中性點方向放置天基偏振傳感器進行觀測①采用航空遙感平臺搭載的方式在飛機或飛艇等遙感平臺上搭載偏振傳感器，并調節傳感器的拍攝角度，在Babinet中性點區域對地表進行觀測；②采用航天遙感平臺搭載的方式根據太陽同步軌道相同地域太陽高度角固定特性，由衛星過境時，太陽高度角與Babinet中性點關系模型，確定衛星軌道，在衛星上搭載天基偏振傳感器，確保天基偏振傳感器觀測時處于Babinet中性點區域。它還包括步驟4)，即通過在非Babinet中性點位置對同一區域進行偏振成像的地面實驗，對Babinet中性點位置和非Babinet中性點位置的成像偏振參數結果進行比較驗證。 所述步驟幻中的Babinet中性點的位置與太陽高度具有函數關系，其幾何位置關系模型為式中，χ為太陽高度角，y為中性點的高度角。所述步驟1)中，大氣中的中性點分別為Arago中性點、Babinet中性點和 Brewster中性點。所述步驟；3)中，基于中性點的航空偏振遙感觀測具有探測電磁波最小衰減能力和穿透大氣能力；所述步驟4)中，基于中性點的航天衛星偏振遙感觀測具有探測電磁波最小衰減能力和穿透大氣能力，在太陽同步衛星軌道實現對地表的凝視觀測。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本專利技術通過對大氣中性點的物理特性、分布特性和變化特性的研究，以及在大氣中性點線偏振度為零的特性的基礎上， 提出了在大氣中性點區域放置傳感器以進行對地觀測的方法，通過本專利技術方法觀測到的地表能夠最大限度地去除大氣偏振作用的干擾，最大限度地獲取地表目標的偏振信息。2、本專利技術方法有效地解決了利用偏振遙感技術對地表目標進行觀測時大氣偏振效應過大的問題，對于偏振遙感技術在對地觀測方面的發展有著實際的推動意義。3、本專利技術提供了一種消除大氣偏振信息對地物信息干擾的退偏系統，天基觀測大氣中性點與傳感器位置的關系模型，以及選擇適用的遙感觀測中性點的模型理論。4、本專利技術方法與航空或衛星偏振遙感探測技術相結合，具有很強的大氣穿透能力，使得電磁波探測的衰減達到最小；采用本專利技術方法結合太陽同步軌道設定的衛星軌道，可以實現對地表的凝視觀測。5、本專利技術區別于常規遙感技術利用大氣窗口進行地表觀測的方法，在偏振遙感對地探測與大氣中性點特性相結合的問題上進行了首次探索，具有開拓性。本專利技術可以廣泛用于航空遙感偏振中性點的驗證與測量中。附圖說明圖1是本專利技術利用大氣中性點對地偏振遙感的示意圖圖2是本專利技術天基偏振遙感對地探測地-氣信息分離流程示意圖圖3是太陽同步軌道示意圖圖4(a)是采用本專利技術在中性點位置觀測示意圖4(b)是在非中性點位置觀測示意圖圖5是本專利技術在非中性點與中性點成像的對比圖，其中圖5(a)是無偏振影像在非中性點與中性點成像的對比圖5(b)是Q分量偏振影像在非中性點與中性點成像的對比圖5(c)是U分量偏振影像在非中性點與中性點成像的對比圖5(d)是偏振度影像在非中性點與中性點成像的對比圖具體實施方式_y = 0.9x + 18 (0<x<30) _y = 0.75x + 22.5 (30 <= χ < 90)下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。太陽輻射通過大氣層時，被大氣粒子散射，產生偏振現象。一般來講，大氣粒子的一次散射使天空偏振產生正值，而多次散射使天空偏振產生負值，天空中的正負偏振的交點為零偏振點，這個點即所謂的大氣中性點(Neutral point)，也就是天空中偏振度為零的點。大氣中性點包含有兩層含義，其一，在實際的大氣中，由于多次散射的存在，中性點不是一個獨立的點，而是一個天空偏振度為零(或接近于零)的區域；其二，中性點不是天空中固定的一個區域，而是以觀測點為起點，方向對著中性點區域的一個圓錐形的區域，在這個圓錐形區域里任何高度偏振度都為零。19世紀初相繼觀測到天空中三個著名的中性點 Arago (安拉哥)中性點(1809年)、Babinet (巴比涅)中性點(1840年)和Brewster (布儒斯特)中性點(1842年)。本專利技術將傳感器置于大氣中性點區域對地表進行觀測，這時傳感器到地表之間的大氣的偏振作用為零或減小到一定程度，因此可以達到大氣偏振效應有效去除，同時地物的偏振信息能夠最大限度地獲取的程度。如圖1所示，圖中的大圓(虛線)是地球大氣的最外圈，因為離開大氣散射，也就不產生中性點了，圖中大圓的方向也是當天太陽升起和降落的軌跡；圖中太陽的位置是虛擬的，表示的是太陽在全天某一時刻所在的位置。理論上說在傳感器到被觀測點這條線的方向上，從地表到大圓的任何高度上的點都是中性點，機載和星載的傳感器在這些位置都可以進行基于大氣中性點的對地偏振遙感。這就構成了本專利技術偏振遙感基于中性點的退偏系統的基本機理。基于以上認識，本專利技術提出了將傳感器置于大氣中性點區域對地表進行觀測的方法，采用本專利技術方法可以將傳感器到地表之間的大氣偏振作用減小為零或減小到一定程度，以達到大氣偏振效應有效去除，地物的偏振信息能夠最大限度地獲取的目的。如圖2所示，圖中描述了本專利技術方法的實施過程，其包括以下步驟1)通過天基遙感的方式確定能否觀測到中性點，本專利技術通過對3500米高空探空氣球以及衛星遙感影像的分析結本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：晏磊，吳太夏，陳偉，趙海盟，關桂霞，段依妮，相云，吳波，張文凱，楊文劍，劉大平，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：
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