偏振遥感物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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晏磊，陈伟 等 著

图书标签:

• 偏振遥感
• 遥感物理
• 偏振光
• 电磁波
• 散射
• 辐射传输
• 地物参数反演
• 微波遥感
• 光学遥感
• 环境遥感

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030428127

版次：1

商品编码：11652107

包装：平装

丛书名： 地球观测与导航技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：268

正文语种：中文

内容简介

　　偏振是地表反射信号中的重要组成部分，但偏振信息在目前遥感中并未得到应有的重视。目前，美国NASA已经认识到偏振遥感的意义，并已研制新型偏振传感器列入上天计划；法国已经在使用偏振遥感探测器。偏振遥感在方兴未艾的遥感学科中必然会发挥巨大的作用。然而，国内尚未有系统全面介绍偏振遥感理论与应用的书籍。近五年多来，笔者分析了国内外偏振遥感研究的现状及趋势，利用合作团队30余年实验数据，将自己团队十余年来的研究成果加以汇总整理，完成了本书的初稿。本书的主要内容有：偏振遥感的物理基础和现状；偏振遥感的全分量参数特征；水、土偏振遥感特性与参数反演；植物、作物的偏振遥感特性与参数反演；岩石相关特性与偏振光遥感关系；偏振遥感中的地-气分离方法；天空偏振参量分布及偏振遥感模式图；偏振遥感的仿生导航定向机理。

目录

《地球观测与导航技术丛书》出版说明 序 前言 第1章偏振遥感的物理基础 1.1光的偏振 1.2光在介质表面的偏振 1.3偏振的表征 1.4偏振遥感的物理基础及三个组成部分 1.5章节组织及相互关系 参考文献 第一部分地物偏振遥感物理 第2章地表偏振反射的多角度物理特征 2.1偏振物理探测几何及多角度偏振反射的物理基础 2.2多角度偏振反射分析仪器与测量方法 2.3入射角与地物样本多角度反射光规律及机理 2.4多角度无偏光谱及偏振度特征及规律分析 参考文献 第3章地表偏振反射的多光谱化学特征 3.1偏振度与无偏光谱的规律关系 3.2岩石表面在2π空间内的反射光谱模型 3.3岩石参数光谱反演 3.4岩石组成成分与偏振度的关系初探 参考文献 第4章地表偏振反射的粗糙度与密度结构特征 4.1岩石表面粗糙度与多角度偏振度波谱关系 4.2表面粗糙度与不同散射角偏振度影响分析 4.3地物反射比与地物密度关系理论 4.4估测月球表面岩石的物质组成 参考文献 第5章地表偏振反射的信息一背景高反差比滤波特征 5.1暗背景下水体信息的偏振反射滤波特性（“弱光强化”） 5.2强水体耀斑偏振剥离（“强光弱化”）及水体密度测算 5.3土壤的偏振反射滤波特性 5.4土壤含水量与偏振之间的高信背比滤波关系 参考文献 第6章地表偏振反射的辐射传输能量特征 6.1植被冠层的偏振反射特性 6.2植被冠层反射光偏振度模型 6.3植物单叶的偏振反射特性 6.4几种农作物的偏振反射特性 参考文献 第二部分大气偏振遥感物理 第7章全天空偏振模式图规律及物理特性 7.1天空偏振光模式图理论 7.2天空偏振模式图测量及参量分布 7.3不同条件下天空偏振度的影响因素分析 7.4不同偏振角的适用性分析 参考文献 第8章大气偏振中性点区域规律与地—气参量分离 8.1大气偏振中性点区域理论及其性质 8.2基于偏振模式图的大气偏振中性点区域观测 8.3基于大气偏振中性点区域的地—气分离方法 8.4基于中性点的地—气分离基本实验 参考文献 第9章大气偏振特性及多角度观测立体层析 9.1大气散射的物理基础 9.2非球形气溶胶单次散射特征及偏振观测证明 9.3基于非球形模型的多次散射及全天空偏振场多角度平面分布 9.4基于天空偏振场理论的非球形气溶胶与地表信息分离反演 参考文献 第三部分偏振遥感物理新领域应用 第10章基于地球偏振矢量场的仿生偏振自主导航 10.1基于蚂蚁路径整合行为的偏振模式图导航机理 10.2偏振遥感的仿生导航理论基础与模型分析 10.3仿生偏振导航测角装置设计与功能实现 10.4基于云计算的仿生偏振导航模型与精度度量 10.5仿生偏振导航的实验验证与精度分析 参考文献

前言/序言

视觉的探索：物质世界的感知之钥 我们的世界，无时无刻不被光所塑造。从孩童眼中闪烁的星辰，到艺术家笔下斑斓的色彩，再到科学家观测宇宙的深邃，光，以其多样的形态和传播方式，构建了我们对现实的认知。然而，我们肉眼所能捕捉到的，仅仅是光的一个侧面。有一种隐藏在可见光谱之下的信息，一种能够揭示物质深层结构、成分乃至运动状态的“视觉的语言”，它便是光的偏振。 《视觉的探索：物质世界的感知之钥》并非一本讲解如何操作仪器的技术手册，也非一本罗列繁杂公式的教科书。它是一次关于“看见”的深入思考，一次对我们习以为常的视觉体验背后隐藏的物理原理的探秘。这本书将带领读者，以一种全新的视角，去理解我们所处的这个物质世界。 第一章：流淌的光之脉搏——电磁波的本质与传播 在展开对偏振的探索之前，我们首先需要构建一个关于光的坚实基础。本章将以通俗易懂的方式，勾勒出光的本质——一种电磁波。我们将抛开复杂的数学推导，聚焦于电磁波的直观理解。想象一下，光就像水面上涌起的涟漪，它的传播并非简单的直线前进，而是伴随着电场和磁场的周期性振荡。这些振荡方向的差异，正是我们即将深入探讨的偏振的源头。我们将探讨光在真空中的传播速度，以及它在不同介质中传播时发生的有趣的“减速”现象，为后续的偏振现象铺垫物理基础。 第二章：指尖的律动——偏振的定义与分类 偏振，如同光波的“舞姿”，描述的是其电场矢量振荡的方向。在自然界中，大部分的光源发出的光是“非偏振光”，即电场矢量振荡方向杂乱无章，指向四面八方。然而，当光与物质相互作用，或者经过特定的光学元件时，它的振荡方向会变得有序起来，呈现出各种各样的“偏振状态”。本章将清晰地界定什么是偏振光，并系统性地介绍几种主要的偏振类型：线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。我们将用生动的类比，比如将光波的振荡比作风车的叶片，用不同的转动方式来区分不同的偏振状态。理解这些基本概念，是解锁偏振背后丰富信息的第一步。 第三章：世界的过滤器——偏振的产生机制 光是如何“学会”偏振的呢？本章将揭示几种普遍存在的偏振产生机制，让我们明白偏振并非遥不可及的抽象概念，而是真实发生在物质世界中的物理过程。 反射与折射的秘密： 当光照射到不同介质的界面时，一部分光会被反射，一部分光会折射进入介质。令人着迷的是，在特定的入射角度（即布儒斯特角），反射光会呈现出完全的线偏振状态。这种现象不仅在光学实验中被广泛应用，也解释了为什么在晴朗的天空下，看向水面时，眩光会显著减少——正是因为水面反射的光在特定角度下被偏振了。 散射的光影： 光与物质粒子（如空气分子、尘埃颗粒）相互作用时，会发生散射。天空之所以呈现蓝色，以及彩虹的形成，都与光的散射有关。而散射过程中，光波的振荡方向会受到影响，从而产生偏振光。这种散射偏振现象，是理解大气光学现象，甚至是遥远星系光线的重要窗口。 物质的“天生”偏振： 一些天然的晶体，如方解石，本身就具有双折射的性质。当光穿过这些晶体时，会分裂成两条偏振方向相互垂直的光线，每条光线以不同的速度传播。这种“内在的”偏振效应，是构建许多精密光学仪器的基础。 人工的“魔法”： 除了自然现象，人类也发明了许多能够人为产生偏振光的方法，例如使用偏振片。偏振片就像一道“闸门”，只允许特定方向振荡的光波通过，从而有效地将非偏振光转化为偏振光。 第四章：解码的艺术——偏振光的探测与测量 了解了偏振的产生，下一步自然是学会如何“看见”和“测量”它。本章将介绍几种用于探测和测量偏振光的基本原理和常用工具。 偏振片： 作为最简单也是最重要的偏振工具，偏振片的应用无处不在。我们将探讨偏振片的工作原理，以及如何利用两片偏振片来判断光的偏振状态，甚至改变光的偏振状态。 光度计与偏振计： 通过精确测量不同方向通过偏振片的透射光强度，我们可以定量地分析光的偏振度、偏振方向等关键参数。这些测量结果，将成为我们解读物质特性的重要依据。 干涉与衍射： 偏振光与光波的另一个重要特性——干涉和衍射紧密相连。通过分析偏振光产生的干涉条纹或衍射图样，我们可以进一步推断光的偏振状态，甚至物质的微观结构。 第五章：透过偏振看世界——物质的“指纹” 偏振光携带了关于物质的重要信息，它就像物质的“指纹”，独一无二地记录着物质的性质。本章将深入探讨偏振光在识别和分析物质方面的应用，以及它如何帮助我们“看见”肉眼无法捕捉的细节。 识别与鉴别： 不同的物质，由于其原子、分子的排列方式和电子结构不同，它们与光相互作用产生的偏振特性也各不相同。通过分析光的偏振信息，我们可以对样品进行精确的识别和鉴别，这在宝石鉴定、材料分析等领域具有至关重要的意义。 揭示内部结构： 许多材料的内部结构，如晶体的晶格、高分子的取向，都会影响光的偏振。通过研究偏振光的行为，我们可以推断出物质的内部结构信息，从而更好地理解材料的性能。 感知运动与形变： 偏振光对物体表面的形变和运动非常敏感。例如，当光照射到受到应力的物体表面时，产生的应力双折射效应会改变光的偏振状态，这使得我们可以通过偏振光学来测量物体的应力分布，监测材料的疲劳状况。 第六章：超越视觉的疆界——偏振在科学前沿的应用 偏振作为一种强大的信息载体，早已渗透到现代科学研究的方方面面，成为揭示未知、探索奥秘的利器。本章将带领读者领略偏振在各个前沿科学领域中的奇妙应用。 天文学的“遥望”： 从行星表面反射的阳光，到遥远星系发出的光线，它们的偏振信息为天文学家提供了关于天体成分、磁场强度、甚至宇宙早期条件的宝贵线索。研究系外行星大气层的偏振，是寻找宜居行星的关键一步。 生命科学的“微观之眼”： 生物分子，如蛋白质、DNA，本身就具有光学活性，能够旋转偏振光的振动方向。通过偏振光学显微镜，我们可以观察到细胞内的微观结构，研究蛋白质的折叠和相互作用，甚至诊断疾病。 材料科学的“性能密码”： 液晶显示器（LCD）的成像原理，便是利用了液晶材料的可调控的偏振特性。此外，偏振光在新型功能材料的设计与开发中也扮演着重要角色，例如用于制造高效率的太阳能电池、先进的光学传感器等。 地质与遥感的“大地之眼”： 在遥感领域，利用飞机或卫星搭载的偏振相机，可以获取地物表面的偏振图像。这些图像能够揭示植被的健康状况、土壤的湿度、甚至水体的污染程度，为环境监测、资源勘探和农业生产提供决策支持。 《视觉的探索：物质世界的感知之钥》不仅仅是一本书，它是一扇窗，让我们得以窥见隐藏在日常光景之下的物理真相。它鼓励我们用好奇心去质疑，用理性去探索，用“看见”之外的“洞察”去理解这个丰富多彩的世界。无论您是物理学爱好者，还是对自然现象充满好奇的学生，抑或是希望拓展认知边界的探索者，这本书都将为您打开一扇通往奇妙物理世界的大门。让我们一同踏上这场关于光的旅程，去发掘那隐藏在物质深处的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，深邃的蓝色背景，点缀着一丝丝光线的交织，仿佛暗示着书中蕴含的复杂而又迷人的物理世界。我之前对遥感领域虽有涉猎，但对“偏振”这个概念却一直知之甚少。拿到这本《偏振遥感物理》，我的第一反应是它可能是一本艰涩难懂的专业教材。然而，当我翻开第一页，就被作者娓娓道来的叙述方式所吸引。他并没有一开始就抛出大量的公式和定理，而是从偏振现象的日常观察入手，比如天空的蓝色、彩虹的形成，甚至是水面反射的光线，都巧妙地引入了偏振的概念。这种由浅入深的讲解方式，极大地降低了我的阅读门槛，让我能够循序渐进地理解偏振光的基本性质，如线偏振、圆偏振、椭圆偏振等。接着，书中详细阐述了偏振光与物质相互作用的物理原理，例如反射、散射、透射等过程如何改变光的偏振态。我尤其对书中关于米氏散射和瑞利散射对偏振的影响的讨论印象深刻，它解释了为什么在不同的大气条件下，天空呈现出不同的颜色和偏振特性。通过大量的图示和生动的比喻，作者将抽象的物理概念变得可视化，让我不再感到枯燥乏味，而是仿佛置身于一个充满光影变幻的奇妙世界。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维的启迪，它让我开始用全新的视角去审视我们周围的光学现象。

评分☆☆☆☆☆

《偏振遥感物理》这本书的参考文献和案例选择，也体现了作者的专业性和严谨性。书中引用了大量国内外最新的研究成果和经典文献，让我能够了解到偏振遥感领域的最新进展和发展趋势。同时，作者精心挑选了具有代表性的遥感应用案例，并对这些案例的背景、数据处理方法、结果分析都进行了详细的介绍。这些案例涵盖了大气、陆地、海洋等多个领域，让我能够全面地了解偏振遥感技术的应用范围和潜力。我尤其对书中关于利用偏振信息进行地物成分分析的讨论感到非常有启发。比如，通过分析不同矿物和土壤的偏振反射特性，可以有效地对其进行分类和制图。这对于地质勘探、矿产资源评估等领域具有重要的实际意义。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在阅读《偏振遥感物理》之前，我并没有意识到偏振在遥感领域扮演着如此重要的角色。这本书彻底颠覆了我之前的认知。作者以一种非常系统和深入的方式，将偏振的物理学原理与遥感应用紧密地结合起来。书中对不同地物表面散射模型的研究，以及如何利用这些模型来反演地物参数，让我对遥感反演的复杂性有了更深刻的理解。我了解到，仅仅依靠光谱信息是不足以完全描述和区分某些地物的，偏振信息往往能够提供关键的补充。例如，在区分不同类型的植被冠层结构，或者识别不同材质的建筑材料时，偏振信息往往能够起到决定性的作用。书中对退偏现象的深入探讨，以及如何在复杂环境下利用偏振信息进行有效的遥感探测，都为我提供了宝贵的思路。

评分☆☆☆☆☆

《偏振遥感物理》这本书的叙事方式极具吸引力。作者没有拘泥于枯燥的理论陈述，而是通过引人入胜的故事和生动的比喻，将复杂的物理概念解释得清晰易懂。他巧妙地将偏振现象与我们日常生活中常见的自然现象联系起来，比如水面的反光、天空的颜色，甚至是我们看到的彩虹，都蕴含着偏振的奥秘。这种“发现的乐趣”贯穿了整本书，让我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在主动地探索和学习。在书中，我了解了偏振信息如何帮助我们“看到”肉眼看不见的细节，比如植被内部的结构、土壤的微观纹理，甚至是水体内部的物质分布。这种“超视能力”让我对偏振遥感技术产生了极大的兴趣，并渴望进一步深入研究。这本书不仅仅是传授知识，更是在点燃我的求知欲。

评分☆☆☆☆☆

我对《偏振遥感物理》这本书的评价，很大程度上源于其在实际问题解决上的指导意义。书中对偏振仪的设计原理和数据获取流程进行了详尽的介绍。从不同类型的偏振传感器（如线阵、面阵偏振相机）的工作方式，到偏振图像的校正和定标，作者都给出了非常实用的讲解。我了解到，获取高质量的偏振数据本身就需要精密的仪器和严谨的流程。更重要的是，书中提供了大量关于偏振数据处理和反演算法的实例。比如，如何利用多角度偏振数据来反演大气气溶胶的类型和光学厚度，如何通过偏振信息来区分不同类型的云，以及如何利用偏振特征来识别地表的漫反射和镜面反射。这些具体的案例分析，让我看到了偏振遥感技术解决现实世界问题的强大能力，也激发了我进一步探索和学习的兴趣。书中对模糊和不确定性的处理也很有特色，作者并没有回避现实数据中存在的噪声和误差，而是提供了相应的处理方法，这使得本书的指导意义更加贴近实际应用。

评分☆☆☆☆☆

《偏振遥感物理》这本书，最让我印象深刻的是作者对于“信息”的理解。他不仅仅将偏振视为一种物理现象，更是将其视为一种能够传递丰富地物信息的媒介。书中对偏振双站散射函数（BSDF）的介绍，让我理解了地物表面如何将入射光“散射”成不同方向、不同偏振状态的光。通过分析BSDF，我们可以获取地物的微观表面形貌和材料特性。作者还探讨了如何利用偏振的“深度信息”，来穿透地表遮蔽，比如植被冠层对地表的影响，或者水体对水下物体的衰减。这让我意识到，偏振遥感不仅仅是“看”，更是“穿透”，它能够揭示我们肉眼无法直接观察到的信息。书中对偏振信息在三维重建、形变监测等方面的应用也做了初步的展望，这让我对偏振遥感技术的未来发展充满了期待。这种从现象到本质、从信息到应用的多维度讲解，让这本书的价值远超一本单纯的教科书。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅《偏振遥感物理》，就被其严谨又不失生动的论述风格所吸引。作者在开篇就为读者构建了一个清晰的知识框架，从宏观的遥感应用场景，逐步深入到微观的偏振物理原理。我尤其欣赏书中对偏振态的数学描述部分，作者并没有一味地罗列复杂的数学公式，而是通过琼斯矩阵和斯托克斯向量等工具，以一种系统化、规范化的方式，阐述了如何精确地描述和分析光的偏振状态。他耐心地解释了这些数学工具的物理意义，以及它们在偏振遥感数据处理中的关键作用。当我学习到如何利用这些工具来分析地物反射和散射过程中偏振信息的改变时，我感觉自己仿佛掌握了一把解开复杂光学谜题的钥匙。书中还讨论了退偏现象，这对于理解真实世界中复杂的光学散射过程至关重要。作者通过对不同散射模型（如朗伯体散射、各向异性散射）的比较分析，揭示了不同地物表面在偏振特性上的差异。这让我深刻理解了为什么同一种地物，在不同的观测角度下，其偏振信息会有所不同，以及如何利用这种差异来进行更精确的识别和分类。

评分☆☆☆☆☆

《偏振遥感物理》这本书，给我最大的震撼在于它如何将一门看似高深的物理学理论，转化为实际的遥感应用工具。作者在书中花费了大量笔墨来阐述偏振在不同地物类型中的表现。比如，对于植被，书中详细分析了叶片表面和内部的散射特性对偏振光的影响，以及如何通过偏振信息来评估植被的叶绿素含量、覆盖度等生物物理参数。这让我对“绿色”这个概念有了更深层次的理解，原来植物的反射光中蕴含着如此丰富的“绿色”信息，而偏振技术正是解读这些信息的高效手段。在海洋遥感方面，书中也做了深入的探讨，分析了海水对光的吸收和散射特性，以及海面波浪、悬浮物等如何影响光的偏振状态。这对于海洋环境监测，如藻类水华、污染物扩散等，提供了重要的技术支撑。我特别对书中关于“逆瑞利散射”和“逆米氏散射”的讨论感到新奇，它解释了为什么在特定条件下，散射光会呈现出与入射光相似的偏振状态，以及这种现象在遥感反演中的潜在应用。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的科普或技术书籍，应该能够激发读者的好奇心，并引导他们主动去探索。而《偏振遥感物理》恰恰做到了这一点。作者在讲解过程中，常常会抛出一些引人深思的问题，比如“为什么天空的偏振方向与太阳位置有关？”，“为什么水面会产生彩虹般的闪烁？”，然后循序渐进地给出解答。这种“设问-解答”的模式，让我在阅读过程中始终保持高度的参与感。书中对偏振在目标探测和识别方面的应用，也让我大开眼界。我了解到，通过分析目标的偏振回波特性，可以有效地将其从复杂的背景中区分出来，即使在低可见度条件下也能实现高精度的目标识别。例如，在军事侦察、搜救任务中，偏振遥感技术能够提供传统遥感手段无法比拟的优势。书中对目标散射特性的分析，以及如何构建目标偏振模型，都为实际应用提供了理论基础和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到《偏振遥感物理》这本书时，内心是有些忐忑的。毕竟“偏振”和“遥感”这两个词汇本身就带着一定的专业门槛，我担心自己会在这本书中迷失方向。但出乎意料的是，作者的写作风格异常流畅且充满逻辑性。他并没有直接跳入高深的理论，而是花了相当大的篇幅来梳理和回顾偏振光学的基础知识，包括光的波动性、电磁波的性质，以及偏振的定义和描述方法。这对于我这种光学背景稍显薄弱的读者来说，简直是雪中送炭。书中对马吕斯定律、布儒斯特角等经典偏振现象的讲解，不仅清晰易懂，还通过历史的视角，介绍了这些定律的发现过程，增加了阅读的趣味性。更让我惊喜的是，作者将这些基础理论与遥感应用巧妙地结合起来。例如，他详细解释了不同类型的遥感传感器如何利用偏振信息来区分地物的性质，比如植被的健康状况、土壤的湿度，甚至是海洋表面的油污。书中的案例分析非常具有说服力，通过具体的遥感影像和数据，展示了偏振遥感技术在环境监测、资源勘探等领域的实际应用价值。我从中了解到，原来我们平时看到的卫星图像，其背后隐藏着如此丰富的偏振信息，而这些信息能够为我们提供比传统亮度信息更深入、更全面的地物特征。