0 引 言

大气光散射具有的特定偏振信息是遥感探测手段的重要理论基础[1～3]。散射光的偏振信息能够提供更多的目标信息，提高对目标的探测能力[4]。大气层粒子光散射最直观的表现形式为大气能见度对天空偏振特性的影响[5]，因此，了解大气能见度变化影响下的光偏振特性对深入研究大气偏振以及大气偏振探测技术的进一步发展均具有重要意义。

墨西哥的Lara E R[6]利用氦—氖(He-Ne)激光研究了穿过不同浓度雾后的Henyey-Greenstein相函数和消光系数等的变化情况，结果表明随着雾浓度的增加对光偏振信息具有很大程度上的消偏。徐敬一等人[7]利用蒙特—卡罗方法仿真了不同粒子浓度下的光偏振特性。姜会林、张肃等人[8]利用激光定性开展了烟雾浓度对偏振信息影响的实测实验，引起了对光偏振信息影响机理的深入讨论，对大气光偏振信息研究具有十分重要的意义。刘建斌[9]利用黎卡地—贝塞尔函数模拟了不同粒子尺度的散射光强和偏振特性。当粒子尺度增加时，散射光强增加，水平偏振变得不对称，而垂直偏振没有变化；当粒子的折射率虚部增加时，散射光强减少，偏振信息也发生相应的变化。张肃、彭杰和孙贤明等人[10]均从粒子形态和复折射率方面对光偏振特性展开了研究。上述研究对进一步研究大气偏振特性具有十分重要的参考价值。但实际环境中介质粒子的浓度难以测得，粒子形态各异，难以完成对偏振信息变化的定量化研究。

埃克森美孚公司近期宣布，2020年1月1日之前，将在欧洲的安特卫普、鹿特丹、热那亚和马赛，泰国的林查班，以及中国香港、新加坡等主要港口率先供应低硫燃油；第二批包括北美在内的合规燃油供应港口会在不久后宣布，并表示已加大投资，增加低硫燃油产能，确保满足用户需求。上述供应低硫油的港口，大多距离埃克森美孚公司炼厂较近，不需要高昂的运输费用，有价格优势，有利于吸引船东加油，这些港口的低硫燃油供应规模也将快速增长。

本文提出了一种大气能见度影响下的大气光偏振特性研究方法。通过建立能见度与光学厚度之间的数学模型，基于偏振蒙特-卡罗方法仿真了不同大气能见度下的光偏振特性，并在偏振光学模拟实验舱中模拟不同大气能见度环境，进行了实测研究，探索不同大气能见度情况下对光偏振特性的影响。

1 大气能见度与传输介质参数的数学模型

假设大气均匀，即大气消光系数为恒定值，得到大气能见度的Koschmieder定律公式[11，12]

(1)

在使用相机时，我们通常会测出自己能够接受的最高ISO值，按照大多数摄影师的经验，同一代的相机，比如全画幅机身的最高可接受ISO值为6400，那么APS-C机身就要降1挡为ISO 3200，M4/3再降1挡为ISO 1600。

(2)

从式(2)可以看出，V和1/ue成正比。

根据消光系数的定义，消光系数ue为

I=I0e-ueL

T=I/I0=exp(-τ)=exp(-ρπr2QeL)

一般来说，系统是指由若干要素依据一定的规律和形式而共同构成的具有一定的结构和功能的有机整体[7]。旅游危机事件网络舆情系统主要由五个部分构成，包括舆情主体（网络舆情发布者和传播者）、舆情客体（网络舆情热点事件）、舆情本体（网络舆情内容）、传播媒介（网络舆情的信源和渠道）、外围因素（网络舆情社会环境）。旅游危机事件网络舆情的内容由事实性信息和意见性信息组成，传播媒介主要包括新闻网站、新闻跟帖、论坛社区、微博、视频网站、电商网站和网站指数等[8-9]。旅游危机事件网络舆情系统的形成是多要素共同作用的结果，旅游危机事件网络舆情的治理和引导是一项涉及多个相关主体综合协调的系统工程。

(3)

图1 光束穿越介质示意

根据Mie散射理论，散射截面积A为

A=πr2

(4)

代入到散射系数us和吸收系数ua的计算公式得

高考英语试题一共有八个篇章阅读，占超过80%的分值。英语考试“成也阅读，败也阅读”，而对这些篇章的理解和解题过程都离不开扎实的基础知识。

us=ρAQsca(m,r,λ)=ρπr2Qsca(m,r,λ)

(5)

ue=ua+us=ρπr2(Qabs(m,r,λ)+Qsca(m,r,λ))

式中 V为能见度；ue为消光系数；T′为对比视觉阈值，通常T′=0.05。当取0.05时，式(1)为

(6)

选取了5种不同偏振态的入射光，分别为水平线偏振光[1100]、垂直线偏振光线偏振光[1010]、右旋圆偏振光[1001]和左旋圆偏振光以水平线偏振光[1100]为例,如图2所示，为不同光学厚度下水平线偏振光经过散射后的偏振度(degree of polarization,DOP)和偏振角θ分布，当入射光为水平线偏振光时，出射光的DOP成近似椭圆状，θ为关于中心成中心对称的辐射状。随着光学厚度τ的不断增加，即能见度的逐步降低，偏振度沿四周逐渐向外扩散，偏振度图案逐步退化。偏振角亮度逐渐减小，图案退化逐渐变模糊，当光学厚度τ≥4时，偏振角对称性消失，偏振度和偏振角均呈现杂乱无序的状态。

假设散射粒子为均匀球型粒子，介质厚度为L，介质中的粒子浓度为ρ，粒子半径为r，当光穿越介质时，如图1所示，满足Beer-Lambert定律

us=ρAQabs(m,r,λ)=ρπr2Qabs(m,r,λ)

(7)

将式(7)代入式(2)中可得

(8)

由式(8)可知，大气能见度和粒子浓度的倒数1/ρ成正比，将能见度对粒子浓度的影响代入偏振蒙特—卡罗传输的仿真程序中，即可仿真出大气能见度对光偏振特性的影响。

式(8)中，消光效率因子[13]Qe(m,r,λ)为

(9)

式中 an和bn为Mie散射系数，仅与散射介质的复折射率m和尺度参数x=2πr/λ有关。

实际实验环境中使用的浓度一般为质量浓度(g/mL)，而偏振蒙特—卡罗程序中的粒子浓度为单位体积里的粒子个数(个/mL),二者不匹配，可由式(3)和式(6)确立粒子浓度和光透过率之间的关系[8]

三十七年转瞬即逝，伤心的往事都风一样刮过去了，但有个人，像血液每天流淌在她的血管里，贯穿于身体与她的生命同在。那人，就是杨琳，她的恩人。十年前，欧阳橘红曾托滨湖公司去部里开会的领导，打听杨琳，他们给她提供了三个叫杨琳的人，但年龄都对不上。她要趁有生之年，回滨湖看看杨琳。

(10)

式中 T为光透过率；τ=ueL为光学厚度。

在大数据时代背景的影响下，可实现对社会的计量化，即采用计算的方式处理社会问题，在这种时代背景下，人类的行为及状态可被记录，且以数据的形式进行反映。此时，在处理社会领域的问题时，可通过对相应数据的科学利用实现社会计量化。因此，在城乡规划学走向计量化的过程中，关注大数据时代的形势变化，可以促进城乡规划社会领域的社会化。具体表现为：

在同一介质中，介质厚度L保持不变，则可由光学厚度表征能见度。又因πr2QeL为常数，因此，介质浓度和光学厚度成正比。在仿真过程中，由光学厚度表征能见度，改变光学厚度τ值，便可实现介质浓度ρ的变化；而在实测实验中，通过测量光透过率T即可算出光学厚度τ值，进而测量不同光学厚度下的传输光偏振信息变化情况。因此，用光学厚度τ表征大气能见度V的变化，可以建立理论和实验之间的联系，从而验证大气能见度对偏振特性的影响。

为了贯彻11月1日的民营企业座谈会精神，11月中旬，国家税务总局印发《关于实施进一步支持和服务民营经济发展若干措施的通知》，针对民营经济发展过程中遇到的税收“堵点”“难点”问题，提出5个方面共26条具体措施，精准助力民营企业实现更好更快发展。其中比较突出的创新之处在于：

2 仿真实验与分析

以标准蒙特—卡罗方法[13]为基础，通过发射不同偏振态的光子，经过由伪随机数构造的散射介质环境后，在接收靶面上统计出射光子的偏振信息，可实现对传输光穿越散射介质过程的模拟。为了模拟实际大气环境介质，在偏振蒙特—卡罗仿真程序中，设置传输光波长为600 nm，介质粒子半径为1 μm，复折射率为1.6+0.01i，光子总数为106个。

2.1 光学厚度对偏振信息分布的影响

式中 Qsca(m,r,λ)+Qabs(m,r,λ)=Qe(m,r,λ)为消光效率因子，为折射率m、粒子半径r和波长λ的函数；ρ为粒子浓度。

图2 不同光学厚度下水平线偏振光散射后DOP和θ分布

2.2 光学厚度对偏振度均值的影响

在蒙特—卡罗仿真实验中，选用光学厚度在0～4之间进行实验，每间隔0.2进行一次仿真，统计在不同光学厚度下，上述5种偏振光偏振度均值的变化情况。

从以上的程序可以看出，使用步进控制程序，使程序结构简单，工作过程清晰明了，易于读懂。若仅使用基本指令控制该设备工作过程，则程序相当复杂。

实验结果如图3所示，可以看出:随着光学厚度的不断增加，偏振光的偏振度出现了消偏，并且当τ≤0.2时，偏振度下降幅度很大；当0.2<τ≤3时，偏振度下降的幅度逐步变缓；当τ>3以后，偏振度几乎不变化，偏振度达到饱和状态。这是因为随着光学厚度的增加，散射介质的能见度降低，粒子散射增强，改变了原来的偏振特性，导致偏振度整体趋势逐步降低，但当光学厚度τ>3后，介质粒子散射达到饱和，偏振度几乎不发生变化。

图3 偏振度均值随光学厚度变化仿真曲线

3 实测实验与分析

为了验证上述偏振蒙特—卡罗仿真实验结果的正确性，需要在偏振光学模拟实验舱内模拟大气雾天环境进行相应的实测实验。由光学厚度τ表征大气能见度V的变化。实验中采用能见度仪可同时测量出某一时刻的能见度值和光透过率值，而光透过率和光学厚度之间的关系为

T=I/I0=e-τ

图8为气流出口与垂直方向成-45°雾滴运动轨迹。当气流出口方向与对自然风相同时，在其出风口产生水平向后的气流速度，增加雾滴向喷头下风向飘移的速度，从而增大了雾滴飘移量。

(11)

利用上述关系在偏振光学模拟实验舱内测量出10组不同时刻的能见度V和T光透过率数据如表1所示，并换算得出了该时刻的光学厚度值τ。

在《悬崖上的爱》中，周耒借岳西之口反复追问，性与精神难道不是统一的吗，爱与性难道是可以互相独立而存在的吗，人和动物的区别，难道不正是对自己本能有理性的控制吗。性与爱都是出于一种本能，但是爱与性、灵与肉与的统一是人类应有的精神追求，白叶头猴依照性本能行事，一切以生殖繁衍为目的，但人类不同，人类的理性判断和自我约束是社会道德的要求，人类社会文明与动物族群最大的区别莫过于此。

表1 光透过率与光学厚度之间的关系

能见度值V/m光透过率T/%光学厚度τ能见度值V/m光透过率T/%光学厚度τ500099.990.001513.951.9748761.550.4988.132.5110845.020.8034.793.034335.871.0321.983.922021.091.56

偏振光学模拟实验系统框图如图4所示，积分球能够产生光强均匀的可见光光源，色温为3 000 K，在其前端加偏振片即可调制出偏振光。偏振光学模拟实验舱周围配备有温湿度传感器和能见度仪等多种传感器可实现对实验舱内环境的定量化模拟，通过烟雾发生器或者水雾发生器向实验舱内添加烟或水雾成分，可达到定量模拟大气雾天环境的效果。3电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)同时成像偏振相机作为接收设备，该相机有3个通道可以同时拍摄出0°,60°和120° 3幅偏振角度下的偏振图像，用于求解出偏振分布的4个斯托克斯矢量，计算公式为

(12)

图4 偏振光学模拟实验系统框图

在实测实验中，以入射水平线偏振光[1100]为例，通过3CCD同时成像偏振相机采集某一时刻下经偏振光学模拟实验舱传输的3幅0°，60°和120°偏振角度下的偏振光强图像，并恢复出斯托克斯3个分量I，Q，U，利用式(13)可计算出偏振度和偏振角

(13)

图5为不同光学厚度下入射水平线偏振光时偏振度图案，可以看出：当光学厚度τ≤1.03时，由于偏振相机感光CCD过曝光，偏振度图像中心会出现黑色光斑，对实验结果造成一定影响。随着光学厚度的不断增加，偏振度图案逐步退化变暗，这是由于粒子浓度增大、散射次数增多，粒子间的散射作用导致消偏现象引起。

图5 不同光学厚度下入射水平线偏振光的DOP分布

为了进一步从数值上说明能见度变化对偏振度信息的影响，统计了入射水平线偏振光时，偏振度均值的变化情况，如图6(a)所示，随着光学厚度的不断增加，水平线偏振光偏振度均值不断下降，并且在开始阶段偏振度下降的幅度较大，随着光学厚度的进一步增加，下降趋势减缓，这是由于粒子散射次数达到接近饱和状态时，消偏作用达到最大，偏振度几乎降为最小值。在τ=1.5左右时，偏振度变化趋势有所波动，这是由于此时中心光斑过曝光导致偏振度图案中心变黑所致。由大气能见度的数学建模可知，能见度和光学厚度成反比关系，图6(b)为随着能见度的增加，偏振度的变化趋势，不难看出:其变化趋势与图6(a)恰好相反。在进行实测实验时，由于存在烟雾瞬时变化不可控性、烟雾粒子半径不均匀且较小等原因，导致实测偏振度和仿真偏振度存在一定差异。但偏振度均值的整体变化趋势和仿真实验结果相一致。

图6 水平线偏振光偏振度均值的变化趋势

4 结 论

针对大气能见度对光偏振特性的影响问题，用光学厚度表征能见度，分别利用偏振蒙特卡罗方法仿真了整个传输过程以及利用偏振光学模拟实验舱进行了相应的实测实验。通过仿真与实测数据2方面的对比，说明了大气能见度对光偏振特性的影响，从而验证了结果的正确性。

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