目标的几何和光谱信息均可通过高光谱光探测和测距(LiDAR)在一次测量中获得。这种先进的技术将成像光谱的范围扩展到光谱三维(3D)传感。

然而，高光谱激光雷达存在距离效应和入射角效应两大几何辐射效应，严重制约了其定量遥感应用。

中国科学院航天信息研究所牛政研究员课题组在研究高光谱激光雷达存在的几何辐射效应时，提出了校正算法。

研究人员发现，距离效应和入射角效应的分析和校正可以独立进行。他们提出了耦合二次函数和指数衰减函数的分段函数模型来分析和校正距离效应，并开发了改进的普兰算法来分析和校正入射角效应。

他们发现距离效应源于系统本身，所有波长都具有统一的距离效应函数。基于此，他们提出了耦合二次函数和指数衰减函数的分段函数模型来分析和修正距离效应。

对于不同类型的植被叶片目标，由于其表面微观物理结构和内部生化参数不同，通常会表现出不同的入射角效应。这种效应与高光谱激光雷达条件下被测目标物种的双向反射特性密切相关。

因此，团队指出，高光谱激光雷达入射角效应更准确的表述应该是“高光谱激光雷达下某个目标的入射角效应”。他们开发了一种新的改进的普兰算法来修正目标的入射角效应。

与传统的基于各向同性散射假设的Lambert余弦定律和原始的Poullain算法相比，该算法考虑了目标粗糙度因子和漫反射系数在不同入射角和波长下的不均匀性，更符合反射特性的自然目标回声。

不同植被叶片实验结果表明，与标准0°入射角下的回波强度和反射率相比，校正结果的标准差降低了30%~60%。

该算法为今后准确反演植被三维生化参数提供了重要的理论依据和技术支持。

目前，研究团队已完成具有高速采集能力的第二代高光谱激光雷达系统的设计研发，正在进行性能测试，预计2023年底投入使用。

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