陆地气溶胶偏振遥感反演中偏振多波段地气解耦合研究

本研究以我国自主研发的多角度、多波段偏振载荷为研究对象，进行适合我国大气气溶胶反演方法的探索研究。采用计算机数值模拟与野外实验测量相结合的技术手段,分析地气系统矢量耦合机理,利用偏振短波红外波段特性进行大气下垫面地表反射偏振贡献边界条件的估算, 揭示偏振短波红外波段进行地表反射偏振贡献获取与大气气溶胶偏振信号提取的方法理论;探讨研究陆地气溶胶偏振遥感反演的瓶颈问题之一：即地气矢量耦合系统解(退)耦合问题, 为大气气溶胶偏振遥感探测提供新的模式和科学依据, 也为后续偏振遥感大气探测过程中，大气偏振信号分离奠定研究基础。提升大气探测能力，提高大气气溶胶探测精度。

本项目基于矢量辐射传输理论，构建了地气耦合系统矢量辐射传输模拟模型。通过模拟计算分析了短波红外波段的大气与地面目标的偏振特性，尤其是地面的偏振反射特性，从模拟结果中获得了地气耦合系统的解耦合方法。通过建立短波红外波段获取地面偏振反射贡献模型，将短波红外波段获取的地面偏振贡献转换成可见光大气探测波段的地面偏振反射贡献值，区分出大气偏振散射贡献，进行气溶胶光学厚度的反演，具体包括一下几个方面：.1） 完成了地气耦合系统矢量辐射传输正向模拟。以矢量辐射传输方程为基础，将地面的偏振反射贡献耦合进大气散射的矢量传输过程中。模拟了地表与大气的偏振贡献；.2） 探讨了短波红外波段地面目标（植被）偏振特性，分析了地面目标的偏振反射特性。建立了短波红外波段地面反射贡献与大气探测波段地面贡献的传递模型。通过传递模型将短波红外波段的地面偏振贡献转换成大气探测波段的偏振贡献，进而区分出大气的散射偏振贡献；.3） 研究了基于多角度偏振相机的多角度偏振方法反演陆地AOD的方法。比较了偏振探测气溶胶粒子的单次散射和多次散射算法的差异，并利用地基观测数据对AOD反演结果进行了验证；.本项目共发表论文10篇，其中SCI论文3篇。获取了多角度偏振相机航空数据5G的偏振数据，其中项目关键的研究内容之一的矢量大气辐射传输耦合模型2013年作为重要创新点之一，获得了2013年北京市科学技术进步一等奖，本项目研究工作达到了预期目标，完成了预期的成果指标。