岩石表面反射光谱中的偏振特征研究.pdf

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1、THEPoLARIZATIONCHARACTERISTICSoFRoCKSURFACEREFLECTANCESPECTRADissertationSubmittedtoZhejiangNormalUniversity(硎DPhysicalGeographyFortheDegreeofMasterofSciencePresentedbyZhuXingAcceptedontherecommendationofAssociateProfessorZhaoHuMay，2013岩石表面反射光谱中的偏振特征研究摘要传统遥感探测只重点考虑地物反射电磁波的辐射强度大小，这样会丢失很多

2、信息。偏振遥感侧重于对目标地物电磁波的辐射强度、方向、偏振态等方面信息的获取和研究，是传统遥感的一个有益补充，人类通过偏振遥感可以获取更多的地物信息。本文通过探究反射光的偏振特性来实现对目标地物的诸如物理性质等特性的反演和判读。例如折射率与密度的关系公式早在18世纪初就由牛顿首先提出了，而偏振度与物质的折射率之间的函数关系可以通过推导得出。这样表明，理论上通过偏振遥感而不需要直接触岩石矿物就可以得到像折射率和密度等物理特性。本文的研究课题是岩石表面反射光谱中的偏振特征研究。主要的工作是研究物质的偏振度、折射率、光线入射角度以及密度等方面相互之间的关系，继而探究物质的偏

3、振度与物质的密度关系，以探寻出一种通过物质表面反射光的偏振度来寻求该物质密度的新方法。通过多角度偏振反射光谱仪和微型光纤光谱仪对岩石样本进行测量，得到岩石的偏振反射光谱，分析研究岩石的偏振反射光谱随角度变化而变化的特征。将角度信息和偏振信息带入公式，求出密度，与通过实际测量得到的密度进行对比，对推导公式的适用性及误差范围进行验证。具体的说，本文得出以下结论：(1)通过对比分析格拉斯顿—代尔、洛仑茨—洛仑兹和阿仑折射度三种折射率公式发现，格拉斯顿—代尔公式相对于其他两个公式有更好的精度和适用性。(2)根据菲涅尔公式和岩石的折射定律，推导出岩石表面的偏振度与物质的折射率存

4、在如下函数关系：P一2sinwtgoe4N2一sin2口1N2-sin2口+sin2o,92口公式说明偏振度与物质的折射率和光线的入射角度有依附关系。摘要(3)通过联立格拉斯顿—代尔公式和洛仑茨一洛仑兹可以求出折射率，将折射率n-(7+√33)／8带入原方程求出地球的表面密度约为2．8249／cm3。这与布伦给出的地球椭球壳体的密度2．9g／cm3相当吻合。证明格拉斯顿—代尔公式中的k值取O．2l是合适的。(4)将上式中的折射率用格拉斯顿—代尔公式中的N替换带入，得到偏振度与物质的密度之间的关系：p一2sinatgax／(kp+1)2一sin2口1(印+1)2一sin

5、2cr+sin2at92口通过实验，得到几种岩石的偏振反射光谱数据和密度。将偏振度带入上式，求出岩石样品的密度，与实际测量结果基本一致。这表明，给定偏振度的大小求出岩石表面密度的方法具有可行性。关键词：岩石；偏振；反射光谱；折射率；密度IITHEPOLAIUZATIONCHARACTERISTICSOFRoCKSURFACEREFLECTANCESPECTRAABSTRACTThetraditionalRemoteSensingcallonlyconsiderationthesurfacereflectanceoftheelectromagneticradiation

6、intensitysize，itwilllosealotofinformation．Polarizationremotesensingfocusedonthetargetobjectselectromagneticwavesthatradiationintensity,direction,polarizationstateinformation,anditsausefulcomplementtotraditionalremotesensing，humancangetmoreinformationoffeaturesfrompolarizationremotesensi

7、ng．Theinversionandinterpretationofthephysicalpropertiesofthetargetobjectsbyexploringthepolarizationpropertiesofthereflectedlight．Forexample，therelationshipoftherefractiveindexanddensityformulawasfirstproposedasearlyasthebe舀nIlil培ofthelgthcenturybyNewton,andthefunctionalrelation