[發(fā)明專利]一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法

在審

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• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113189055A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 孫仲秋;盧珊
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/21;G01J3/447;G01J3/42;G01J3/02
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發(fā)明公開了一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法，涉及光學遙感探測技術領域，包括：在鏡面反射方向，基于咸水湖多角度偏振反射光譜測量，利用偏振度結合菲涅爾反射系數，完成對咸水湖水體折射率的反演，并且通過反演的折射率建立與水體鹽度的關系，實現利用多角度偏振光譜信息對水體鹽度的反演。本發(fā)明為一種廣普型、高精度反演咸水湖鹽度的光學方法，能夠在鏡面反射方向，基于內陸咸水湖多角度偏振反射光譜測量，利用偏振度結合菲涅爾反射系數，完成對咸水湖水體折射率的反演。

技術領域

本發(fā)明涉及光學遙感探測技術領域，更具體的說是涉及一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法。

背景技術

湖水中鹽度變化不僅反映了自然環(huán)境特征的變化，而且影響著生態(tài)系統(tǒng)功能，同時也是控制水中生物環(huán)境的重要因素。因此，監(jiān)測湖水中鹽度變化對生態(tài)學和水文學具有重要的研究意義?，F有監(jiān)測湖水鹽度的光學方法主要是通過光纖探測器以及集成的鹽度探測器，實現在單點測量水體鹽度信息。然而，這些方法耗時久，需要投入較高的費用完成鹽度的測量。

因此，如何提供一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法，為一種廣普型、高精度反演咸水湖鹽度的光學方法，能夠在鏡面反射方向，基于內陸咸水湖多角度偏振反射光譜測量，利用偏振度結合菲涅爾反射系數，完成對咸水湖水體折射率的反演。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法，在鏡面反射方向，基于咸水湖多角度偏振反射光譜測量，利用偏振度結合菲涅爾反射系數，完成對咸水湖水體折射率的反演，并且通過反演的折射率建立與水體鹽度的關系，實現利用多角度偏振光譜信息對水體鹽度的反演。

優(yōu)選的，水體表面的偏振度表示為:

公式(1)中，L_90°與L_0°分別表示水體反射光在90°和0°偏振態(tài)對應的輻射亮度值。

優(yōu)選的，當入射天頂角θ_i等于探測天頂角θ_s時，鏡面反射方向，根據菲涅爾反射公式，水體表面的偏振度表示為：

公式(2)中，α為相角的一半，相角為入射方向和反射方向的夾角；在鏡面反射方向，相角等于2倍的探測天頂角θ_s，那么，公式(2)中的α則等于探測天頂角θ_s；α_t為折射角；依據斯涅耳定律，折射角表示為：

sinα_t＝sinα/n (3)

因此，根據公式(2)與(3)可知，在不同鏡面反射方向，水體的折射率僅與水體表面反射光的偏振度有關，將公式(3)代入公式(2)中得到：

優(yōu)選的，反演的折射率與水體鹽度的關系通過折射率與鹽度之間的反演模型表示：

y＝ax+b (5)

其中，a為斜率，b為截距，x為折射率，y為鹽度。

經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發(fā)明提供了一種利用多角度偏振光信息反演咸水湖鹽度的方法，能夠在鏡面反射方向，基于內陸咸水湖多角度偏振反射光譜測量，利用偏振度結合菲涅爾反射系數，完成對咸水湖水體折射率的反演，利用偏振信息在不同波段均可以得到較高的鹽度反演結果，這為實際操作提供了極大的便利條件，本發(fā)明為一種廣普型、高精度反演咸水湖鹽度的光學方法。