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海洋水色遥感已经在海洋环境监测、海洋资源开发、海洋经济可持续发展管理方面发挥着重要作用。由于海洋离水信号较弱，海洋水色遥感系统需要具有高时间分辨率、高光谱分辨率、高辐射灵敏度以及高稳定度，提高水色遥感数据产品精度成为海洋水色遥感的的重点和难点。本文围绕着太阳耀光和偏振影响两个问题，从观测环境、目标特性、大气传输特性、遥感系统观测模式及遥感器关键参数等方面进行探讨，从以下四部分开展研究工作：
第一部分，建立并验证辐射传输模型。建立了全链路模拟仿真所需要的成像几何模型，在给定卫星轨道、扫描视场和飞行时刻条件下，建立卫星观测的地物目标经纬度计算方法，并据此，确定了该观测点所对应的太阳天顶角、观测天顶角和相对方位角的计算方法。比较研究了大气标量和矢量传输方法的优缺点，并用MODIS的成像几何模拟海表数据传输，经与MODIS和PARSOL实测数据比对，数据一致性好，相关性满足要求，验证了数据辐射模拟方法的正确性。
第二部分，研究太阳耀光特性和规避耀斑的可能方案。研究海洋表面太阳耀光和离水辐射模拟方法，经与MODIS耀光补偿法比较，确定了采用耀光与离水直接比值研究太阳耀光与相关要素的关系。采用此判据，研究了太阳耀光与卫星降交点地方时、卫星滚动、偏航和前后视的关系，发现采用上述措施，均可对耀光大小进行调整，采用前后倾斜观测方式效果最好，但根据不同观测区域需要进行调整。
第三部分，研究偏振特性的影响。采用矢量辐射传输方程，研究海洋光学遥感系统中大气传输的偏振特性、海洋耀光的偏振特性、遥感器偏振灵敏度特点及相互作用。分析结果表明：大气偏振特性是太阳天顶角和观测天顶角共同作用的结果，对观测天顶角的变化更为敏感，随太阳天顶角和观测方位角组合，在较大观测角度时，其偏振度甚至达到55％，偏振态也随观测方向发生较大变化，偏振度与辐亮度随视场分布不一致，这将对遥感数据应用产生较大影响。研究了遥感器偏振灵敏度为2%、5%、7%指标情况下系统偏振带来的测量误差特性，发现在遥感器偏振的影响下，视场较大区域获取离水辐射数据准确度不高，提出利用补偿大气偏振特性带来误差的方法能够较好地降低遥感器偏振特性引入的系统误差。
第四部分，提出海洋水色卫星设计建议。在分析太阳耀光和遥感系统偏振特性的基础上，提出海洋水色遥感系统设计应进一步细化重点观测区域，明确重点观测要素和观测时段要求。针对重点观测区域和重点要素选择卫星轨道参数、工作模式可以最大程度上发挥卫星效益，满足应用需求。未获得更好的观测条件，建议选择12点-12点30分的降交点地方时的卫星轨道实施海洋水色观测，卫星应具备滚动、偏航和前后观测调整的功能。建议将水色通道和热红外通道分不同遥感器来实现，可以更好的降低遥感器的偏振灵敏度，要求遥感器提供不同视场条件下密勒矩阵，在遥感器研制的同时进行补偿算法研究和验证，并把它作为用户系统重点关注的研制关键点。
上述工作，只是一个初步，还有很多细致的工作需要结合用户和遥感器研制单位共同开展。希望研究工作能对该领域相关人员参考借鉴。