水面溢油严重危害着生态环境。发生溢油后,利用遥感技术及时了解掌握水面溢油位置、溢油种类、污染程度是环境治理保护的首要工作。针对传统热红外遥感方法探测水面溢油时需要大面积洁净水域进行辐射对比、无法识别溢油种类、轻度污染探测能力不足的局限性,本论文系统研究了差分偏振光谱方法用于探测水面溢油污染。论文包括以下几个方面的内容:　　 建立了水面溢油污染物的差分偏振光谱探测模型,并设计了差分偏振光谱探测系统。研究了偏振辐射定标方法,对差分偏振光谱探测系统进行了偏振敏感性分析。通过定标实验证明了对探测系统进行偏振辐射定标可以在一定程度上降低系统偏振敏感性的影响,从而提高探测精度。　　 研究了差分偏振光谱法探测水面溢油污染的模拟仿真方法,并从理论上分析了利用差分偏振光谱探测获取水面油污染物光谱特征信息的可行性。　　 研究了探测波段、偏振方向以及向下辐射源等因素对差分偏振光谱探测的影响,分析比较了洁净和被污染物水面的差分偏振光谱辐射特性差异。开展了野外差分偏振光谱探测实验,提出了基于主成分分析(PCA)和独立成分分析(ICA)技术的水面油污染物差分偏振光谱特征提取方法,从含有强大气吸收信息的差分偏振光谱中提取出微弱的油污染物光谱特征信号,实现了对水面溢油污染物的无背景探测识别。　　 基于探测模型和实验数据,研究了探测波段,差分偏振光谱信号信噪比,以及水面油膜厚度对差分偏振光谱探测水面油污染物的影响,为进一步开展差分偏振光谱法探测水面溢油污染的应用研究奠定基础。　　 论文对涉及差分偏振方法探测水面溢油污染的相关技术问题进行了全面的研究,结果表明差分偏振光谱探测法可以弥补传统热红外遥感水面溢油污染的局限性。该方法可以作为传统红外探测技术的补充,从而提高红外探测技术对水面溢油污染的遥测能力。