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孙仲秋:《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》植被双向偏振反射信息对BRF模型影响研究

發布時間:2017-10-24 14:38 點擊數:

被動光學遙感主要是利用反射光與地表參數之間的關系實現反演與監測,光強度信息在遙感應用當中被廣泛關注,但是偏振信息卻很少用在研究地面自然目標的特性。無論是機載還是地面平台開展的研究,都爲利用偏振信息反演地物的特征參數提供了潛在的數據源。由于植被自身結構特征以及葉片分布會産生不同程度的鏡面反射信息,如圖1所示,但是鏡面信息在衆多植被雙向反射模型研究中並沒有被單獨考慮,那麽它是否會對雙向反射模型的計算結果有所影響。

本研究從分析地物偏振光多角度反射物理效應入手,將測量的偏振反射信息結合菲涅爾偏振反射系數計算得到鏡面反射部分,並將鏡面部分從總的反射信息中分離,研究植被非偏振部分與雙向反射模型計算結果之間的擬合程度。

图1、植被与670 nm的测量结果,图中底部为不同植被的反射分布图

通過研究表明,植被偏振反射比可以用來計算鏡面反射部分,將這部分鏡面反射部分從總反射中減去,那麽現有的雙向反射模型可以以更高的精度來模擬漫反射部分。這種提升對鏡面反射爲主的植被覆被具有明顯的效果。因此,這也爲未來的研究提供了一個參考,即,把偏振反射比當成一種“噪聲”排出來提升植被遙感模型的精度,可以將BRF模型計算誤差從原來的30%(圖2)減少到20%(圖3),從而使模型在可見光波段有效的計算植被反射信息。

本研究證明了偏振信息的分離,有助于提升基于反射強度信息爲主的研究。這進一步說明偏振遙感作爲一種非常有效的探測手段,可以在將來用于地表植被監測研究。

图2、不同BRF模型测量值与模拟值之间的差异分布图,670 nm波段的对比结果。

图3、不同BRF模型测量值与模拟值之间的差异分布图,剥离镜面反射后的结果,670 nm波段的对比结果。

 

      论文链接:http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7959609/