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在来自目标地物的辐射中，包括光强、频率和相位和偏振四大属性，其中偏振性尚未得到足够的重视和充分的利用。事实上，自然界中到处布满了各种各样的天然起偏器，例如，植被、液面、岩体、建筑物、冰雪、云、雾等。太阳辐射在到达这些介质表面发生反射、散射或经过该介质发生折射后，光波呈现出一定程度的偏振状态；而该偏振状态恰恰对应着介质的某种特征属性，根据该属性可以确定界面或介质的存在状态和性质。偏振成像遥感技术正是依据了这一原理来对目标特征进行探测识别。
本文的研究目标是利用偏振遥感手段实现对地表目标探测。这是因为在对偏振遥感进行研究的过程中我们发现：一方面，地表物体具有较强的偏振特性，可以作为定量化遥感的信息源：另一方面，大气的偏振效应强于地表偏振效应，导致星载遥感器无法接收到地表目标的偏振信息，大气的偏振与退偏效应成为偏振遥感对地表进行观测和应用的一个瓶颈问题。
本论文的主要研究工作是围绕如何利用偏振光对地表目标进行遥感观测的这个主题，着重研究以下两个方面内容：
（1）深入研究地物的偏振反射特性与机理，探讨对地偏振遥感的信息源的性质问题。研究不受大气偏振效应干扰的地物偏振的性质，有助于更加客观真实地认识地物本身的偏振特性，为利用偏振遥感对地表目标进行观测和反演奠定基础；
（2）研究利用大气中性点进行地表-大气的偏振效应分离方法，探讨消除大气偏振效应对地表目标偏振效应干扰的问题，以期达到获取地表偏振反射信息的目的。对于偏振遥感对地表目标观测的发展有着实践意义。
本文的研究成果及创新点有如下几点：
（1）较系统地研究了地物的偏振方向性特性和偏振光谱性质。本研究力求从精确的偏振测量和地物反射的物理机制上寻找地物偏振的机理。研究给出了地物偏振反射的二向性反射规律，给出了偏振方向反射与二向性反射之间的定量关系，从而为偏振遥感中地物的探测条件、建模与水体耀光剥离等提供理论基础。研究给出了地物偏振反射所具有的光谱特性，为偏振对地遥感提供光谱学基础。
（2）提出一套适用于对地偏振遥感的全偏振参数测量方案并阐述了地物的全偏振参数性质。本文利用液晶光电调制器和偏振分光棱镜分别代替传统全偏振测量中的λ/4波片和偏振片，克服了传统全偏振测量的不同步现象，提高了仪器的实时性和精度。利用仪器样机对典型地物拍摄的结果表明全偏振探测可以为偏振遥感提供更多参数和有效信息。
（3）提出利用大气中性点对地表偏振效应与大气偏振效应进行分离的方法。偏振遥感研究的一个国际性难题是如何分离偏振遥感图像中地物的偏振效应与大气的偏振效应。本研究试图在大气中性点位置放置传感器以进行对地观测，由于大气中性点的线偏振度的值为零，通过这个点观测地表就能够最大限度地去除掉大气偏振作用，从而最大限度地获取地表目标的偏振信息，达到地-气偏振效应分离的目的。从理论推导到地面实验的结果都表明利用大气中性点进行地.气分离具有可行性。
总之，对地物的偏振性质研究为偏振遥感的客观规律获得新的有依据的认识；在偏振遥感中地-气分离的研究方面有新的突破。本研究可以为遥感领域开辟新的工作模式和研究方向，为遥感领域拓展到更广泛的研究对象和研究空间带来有影响的参考价值和重要的推动作用。