植物是地球表面广泛存在的一种地物,而叶片是植物进行光合作用、养分转化、呼吸及蒸腾作用的重要器官。植物叶片的叶绿素含量是反映植物的光合作用能力和营养供给情况的重要生理指标,是农作物生长发育和受灾状况的指示器。遥感技术因其获取信息量大、周期短、客观等特点和在持续、动态跟踪监测方面的优势,被广泛应用于农作物生化参数的估算当中。与传统光学和辐射遥感方法相比,偏振光遥感由于偏振信息的多维特性,因而在农作物自动观测中具有更独特的优势。为此,本文通过对多种植物和叶片的偏振光谱观测实验,对不同植物叶片的偏振高光谱及其与叶绿素含量之间的关系进行了研究,以期找出两者的相关关系。并通过偏振反射光谱反演植物的叶绿素含量,进而了解作物的生长状况和受灾情况。该研究可为应用偏振光对农作物进行遥感自动观测,以及作物的偏振光遥感识别、分类和应用研究提供科学依据和技术支撑。完成的主要研究工作如下:(1)利用偏振成像地面实验平台,从不同方位对植物目标进行了偏振观测实验。通过对前向、侧向、后向三个方位的ri图像对比,发现前向的图像中目标的偏振度较大,信息最为丰富,侧向次之,而后向图像中所包含的信息最少,因此,针对植物目标特性的偏振探测应以前向方位为主。(2)利用室内多角度观测平台和加装了偏振片的ASD光谱仪,对具有毛刺、绒毛和蜡质层等不同表面特征的植物叶片进行了偏振光谱实验研究。通过对实验结果的对比及分析,发现叶片表面毛刺越多、绒毛越多、蜡质层越薄,其偏振反射越低;叶片的三种特征中对偏振度的影响最大是蜡质层,毛刺次之,绒毛的影响相对较小;蜡质层对偏振反射和偏振度的影响均非常明显。(3)利用室内多角度观测平台、加装了偏振片的ASD光谱仪和叶绿素仪,对多种光滑叶片的叶绿素含量与偏振高光谱的相关关系进行了实验研究。通过分析偏振高光谱与叶绿素含量的关系,建立了基于绿峰偏振光特性的叶绿素含量估算模型,并进行了精度评价。结果表明,对于光滑叶片而言,在420~720nm测量范围内,550nm附近绿峰波段的偏振度与叶绿素含量的关系最好,其次为偏振反射,再次为最高反射和总反射,最低反射的关系最不明显。基于偏振度的指数形式叶绿素含量估算模型,其R2和RMSE分别为0.7527和9.5759,且通过了信度0.01的显著性检验,可用于叶绿素含量的估算。