水体偏振特性与温度的关系：如图 2。11 所示，水体偏振亮度温度随温度的上升而不断上 升，且不同探测波段间偏振亮度温度差异不大，曲线平滑。

图 2。11 盐水的偏振亮度温度随温度的变化[10]

水体偏振特性与密度的关系：如图 2。12 所示，当其他探测条件一定时，偏振度基本上都 是随海水密度的增加而减小的。即海水的偏振度与其折射率成反比。

图 2。12 入射角为 10°(a)、20°(b)、30°(c)、40°(d)时海水偏振度曲线[13]

此外，海面风速、天空光的辐射、波浪、水面耀斑和海面粗糙度等对水体的偏振特性的 研究以及偏振特性数据的测量等也有一定的影响。

2。2 油的偏振特性研究

海面溢油是一种常见的海洋环境污染，它不仅会造成到经济损失，还会严重地破坏海洋 生态平衡，并对人类健康造成影响。通过利用溢油与背景水面偏振特性的差异，就能够很好 地进行海面溢油监测。

2。2。1  测量仪器与方法

海面溢油偏振特性数据的测量主要集中在偏振度和偏振反射比的测量。以下对几种测量 仪器及方法加以简单介绍：

对于溢油偏振度的测量计算，方法一：可采用与 2。1。1 章节中测量水体偏振时相同的测量 仪器。仪器的使用及介绍详见本文 2。1。1 章节。利用上述两种仪器，分别测量油膜样品在 0°,

±45°，90°偏振角的偏振反射信息，根据式（3）求出其偏振度。

方法二：利用红外偏振成像原理，采用由红外偏振成像光学系统[14，15]（可对 3 个不同偏 振方向的目标进行采集）、偏振图像同步采集单元和目标检测单元、波段为 8~14 µm 的非制 冷焦平面红外探测器等四个部分组成的实验系统。通过红外偏振成像光学系统采集溢油在 0°、60°和 120°这 3 个偏振方向的原始图像。所采集的原始图像经处理检测单元对其进行配准 以及合成等处理，最后生成偏振信息图像[14,15]。根据式（4），式（5）可得溢油偏振度。

对于溢油偏振光谱的测量，可利用差分偏振 FTIR 光谱法[16,17]测其吸光度谱。该系统由 Bruker 公司的傅里叶红外光谱仪 OPAG33[17]来实现光谱采集。由 Throlabs 公司的调节偏振方 向的 ZnSe 金属线栅偏振片[16]来实现偏振信息提取。

对于溢油偏振反射比的测量计算，该实验过程与 2。1。1 章节中测水体偏振反射比所用的仪 器与方法一致。溢油样品与白板数据比值即为溢油偏振反射比。

2。2。2 油的偏振特性

一系列实验结果表明，海面溢油偏振特性与入射角、探测角、方位角、偏振角、探测波 段、油膜厚度、温度等密切相关。文献综述

溢油偏振特性与入射角和探测角的关系：图 2。13 中，溢油的偏振度随着入射角和探测角 的增加而增大。但是偏振度并不随着入射角的增加而一直变大。如图 2。14，在 0°~90°入射

角范围内，偏振度在入射角等于布儒斯特角（其大小由溢油自身性质决定）到达峰值。小于 布儒斯特角时，单调递增。在大于布儒斯特角时，则开始单调递减。如图 2。15，只有入射角 和探测角相等时，偏振度才在 180°方位角处存在峰值；不相等时，则无明显偏振反射特征。 偏振反射比与偏振度不同，图 2。16，2。17 中，0°偏振反射比随入射角增加先减小后增大；90° 偏振反射比则随入射角增加而增大。偏振反射比与探测角的关系亦然。

图 2。13 入射角和探测角为 20°,30°,40°时油的偏振度[18]

图 2。14 溢油偏振度与入射角的关系曲线[7]