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偏振遥感利用观测到的地气系统反射、辐射的矢量辐射传输信息获取地表相关参数。自法国POLDER偏振卫星传感器成功在轨运行以来，偏振遥感得到了广泛的应用和推广，尤其在气溶胶监测方面，成为国际研究热点。我国自主航空传感器多角度多光谱偏振遥感相机DPC（Directional Polarized Camera）也是该类型的偏振传感器。
DPC相机用于获取地气系统反射的偏振、多角度的太阳辐射信息，从而定量化地反演相关地气参数，定标是定量化遥感的第一步，反演精度依赖于定标的精度。偏振相机的辐射定标包括强度和偏振两个方面。本文研究偏振遥感相机的偏振参数的在轨定标原理与方法。基于偏振遥感相机的设计原理，研究DPC相机的偏振辐射模型，并以相机的偏振辐射模型为理论基础，探索偏振定标的原理和方法。
为了做好卫星数据应用的技术储备，多角度偏振遥感相机DPC航空预研版已经研制成功并完成了航空飞行实验。使用DPC航空遥感实验数据，初步实现了在轨偏振定标并对定标结果进行了分析。为将来我国自主星载偏振遥感数据处理和在轨偏振定标提供理论和业务化基础。
偏振参数的在轨定标需要具有特殊偏振辐射性质的地表目标，本文以云和太阳耀光为在轨偏振定标的替代光源，实现DPC相机的在轨定标。结合偏振定标过程中对太阳耀光的需求，建立了太阳耀光的偏振辐射模型，详细并且深入地研究了太阳耀光受太阳、观测几何等条件影响下的偏振辐射特性。
由于镜面反射的原因，海洋表面呈现反射强烈的太阳耀光。水体本身属于低反射率的暗目标，太阳耀光成为水体航空航天遥感图像中的噪声；太阳耀光具有强偏振的特点，经过计算可以作为评价在轨传感器偏振指标的替代定标标准光源；也可以用来计算气体成分或者反演气溶胶参数。无论是去除噪声还是获取标准光源，都需要精确计算其辐射特性物理参数。首先采用Cox&Munk模型建立真实海洋表面的三维场景，根据考虑偏振的菲涅尔反射定律，推导太阳耀光偏振辐射模型，并分析了天顶角、太阳-观测相对方位角、风速、风向等参数对反射率及偏振度的影响规律。通过太阳耀光偏振辐射特性分析为偏振定量遥感中计算太阳耀光相关参数提供理论基础。最后以太阳耀光偏振辐射模型为理论基础，分析了太阳耀光对航空航天遥感观测方案的设计的影响规律，为卫星轨道和观测姿态、航空遥感航线设计和观测方案的设计提供参考依据。