[发明专利]一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法

说明书

本发明公开了一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法，涉及光学遥感探测技术领域，包括：在镜面反射方向，基于咸水湖多角度偏振反射光谱测量，利用偏振度结合菲涅尔反射系数，完成对咸水湖水体折射率的反演，并且通过反演的折射率建立与水体盐度的关系，实现利用多角度偏振光谱信息对水体盐度的反演。本发明为一种广普型、高精度反演咸水湖盐度的光学方法，能够在镜面反射方向，基于内陆咸水湖多角度偏振反射光谱测量，利用偏振度结合菲涅尔反射系数，完成对咸水湖水体折射率的反演。

技术领域

本发明涉及光学遥感探测技术领域，更具体的说是涉及一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法。

背景技术

湖水中盐度变化不仅反映了自然环境特征的变化，而且影响着生态系统功能，同时也是控制水中生物环境的重要因素。因此，监测湖水中盐度变化对生态学和水文学具有重要的研究意义。现有监测湖水盐度的光学方法主要是通过光纤探测器以及集成的盐度探测器，实现在单点测量水体盐度信息。然而，这些方法耗时久，需要投入较高的费用完成盐度的测量。

因此，如何提供一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法，为一种广普型、高精度反演咸水湖盐度的光学方法，能够在镜面反射方向，基于内陆咸水湖多角度偏振反射光谱测量，利用偏振度结合菲涅尔反射系数，完成对咸水湖水体折射率的反演。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法，在镜面反射方向，基于咸水湖多角度偏振反射光谱测量，利用偏振度结合菲涅尔反射系数，完成对咸水湖水体折射率的反演，并且通过反演的折射率建立与水体盐度的关系，实现利用多角度偏振光谱信息对水体盐度的反演。

优选的，水体表面的偏振度表示为:

公式(1)中，L_90°与L_0°分别表示水体反射光在90°和0°偏振态对应的辐射亮度值。

优选的，当入射天顶角θ_i等于探测天顶角θ_s时，镜面反射方向，根据菲涅尔反射公式，水体表面的偏振度表示为：

公式(2)中，α为相角的一半，相角为入射方向和反射方向的夹角；在镜面反射方向，相角等于2倍的探测天顶角θ_s，那么，公式(2)中的α则等于探测天顶角θ_s；α_t为折射角；依据斯涅耳定律，折射角表示为：

sinα_t＝sinα/n (3)

因此，根据公式(2)与(3)可知，在不同镜面反射方向，水体的折射率仅与水体表面反射光的偏振度有关，将公式(3)代入公式(2)中得到：

优选的，反演的折射率与水体盐度的关系通过折射率与盐度之间的反演模型表示：

y＝ax+b (5)

其中，a为斜率，b为截距，x为折射率，y为盐度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种利用多角度偏振光信息反演咸水湖盐度的方法，能够在镜面反射方向，基于内陆咸水湖多角度偏振反射光谱测量，利用偏振度结合菲涅尔反射系数，完成对咸水湖水体折射率的反演，利用偏振信息在不同波段均可以得到较高的盐度反演结果，这为实际操作提供了极大的便利条件，本发明为一种广普型、高精度反演咸水湖盐度的光学方法。