中文摘要：

本项目主要研究利用光学偏振信息反演土壤湿度的新方法。在偏振波段选择和土壤湿度偏振机理分析等的基础上，进行了实验室和野外偏振观测，推导并建立了土壤表面偏振散射模型。由定性到定量分析，研究了不同类型土壤的不同湿度样品偏振特性变化规律，给出了土壤湿度定量偏振反演方法。定性实验中，对不同湿度普通黄棕壤、红砂土及农田黄棕壤样品，使用多波段偏振CCD相机，在光源入射主平面内进行了多角度多波段偏振成像实验，结合粗糙表面反射偏振机理，分析得出，当自然光或偏振度很小的光源照射时，影响某种类型土壤表面偏振特性的主要因素有两个粗糙度和含水量。另外，也考虑了低植被覆盖土壤湿度与其偏振特性之间的关系，实验发现其变化规律与裸土表面的关系相似。为了定量研究土壤湿度的偏振特性，在不改变土壤表面固体颗粒排列状态的情况下，对不同湿度的农田黄棕壤和红砂土样品，进行了多角度多波段偏振成像实验，并将实验结果与土壤表面偏振散射模型计算结果进行比较，得到了可以定量反演土壤湿度的参数。研究结果表明，利用偏振信息可以定量反演土壤湿度，或者作为定量反演土壤湿度的辅助信息，项目研究工作为土壤湿度航空和卫星偏振遥感监测提供了新的途径。