航空遥感大气多角度偏振辐射计及测试实验分析

孙晓兵，宋茂新，吴洋，张爱文，提汝芳

（1.中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031；2.中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031；3.合肥市农业行业首席专家工作室，安徽 合肥 230031）

1 引言

地球大气气溶胶辐射对气候变化有着重要影响，且气溶胶时空变化与环境大气质量密切相关，利用遥感手段进行气溶胶探测意义重大。目前，大气气溶胶探测主要分为主动和被动两种方式，主动方式大气探测以激光雷达为典型代表，根据任务使命不同分为地基、航空和卫星等激光雷达大气探测平台，用于获取包括气溶胶垂直廓线在内的多种大气探测数据。例如国际上CALIPSO（The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation）卫星配置的气溶胶和云偏振激光雷达载荷［1］（The Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization，CALIOP），用于气溶胶和云的偏振辐射探测［2-4］。而大气气溶胶被动观测方式则主要利用气溶胶的光谱特性差异实施光谱辐射探测，研制专门用途的气溶胶多光谱探测仪，用于获取气溶胶光学和微物理特性参数，为大气环境监测、数值天气预报、气候变化和大气科学研究等领域提供丰富的数据源。大气气溶胶多光谱遥感技术研究中，近年来发展起来的光学偏振测量技术较好地应用于气溶胶探测领域，地基、航空和卫星平台均有相应的偏振多光谱遥感仪器进行气溶胶特性参数探测［5-6］，这与气溶胶散射辐射的偏振光谱敏感性密切相关。

在被动太阳反射波段遥感中，太阳光入射地表-大气系统，大气气溶胶粒子、地表与之相互作用产生散射、吸收及反射辐射，出射辐射将有一定程度的偏振及其变化，且这种偏振态的变化与地气性质密切相关，此即采用光学偏振遥感技术进行气溶胶探测的科学依据所在。进一步考虑气溶胶遥感探测相对较粗的空间分辨率，气溶胶散射辐射表现较强的偏振效应；相比较而言，大气探测的下垫面地物，由于遥感空间尺度较大而呈现相对较弱的偏振特性，且地物偏振特性不具有光谱敏感性，这为航空和卫星气溶胶偏振探测的地表干扰信息扣除提供了便利条件［7-8］。

光学偏振遥感中，可以采用Stokes矢量表示来自目标光的偏振态，而表征目标的偏振特征信息参量则需要多个独立的强度量联合计算而得。因此，通过偏振测量获取目标的Stokes参量，其测量方式多为时序和空间调制测量，当然也有光谱调制或多种方式联合测量方式。通常，用于大气气溶胶偏振遥感的地基和卫星平台偏振探测，平台装载的仪器与被测目标处于相对静止状态或运行状况可控的情形，采用时序测量方式是优化选择。例如，全球气溶胶自动观测网AERONET站点的气溶胶观测，使用的探测仪是法国CIMEL公司生产的CE318型太阳光度计，其偏振光谱测量采用滤光片/偏振片转轮的时序测量方式。卫星大气偏振辐射探测载荷法国的POLDER（POLarization and Directionality of the Earth's Reflectances）［9］及 中 国 的DPC（Directional Polarized Camera）［10］也 采 用 时 序 测 量 的 滤 光片/偏振片转轮加光楔光路补偿的办法，实现偏振光谱高精度测量，像元配准精度能够达到十分之一像元。但是，由于航空遥感平台及其环境大气作业任务的特殊性，机载大气偏振遥感采用偏振光谱同时探测的空间域测量方式非常合适，美国的航空RSP（Research Scanning Polarimeter）［11］仪器，包括星载APS（Aerosol Polarimetery Sensor）［12］和本文讨论的航空遥感平台装载的航空大气多角度偏振辐射计AMPR（Atmospheric Multiangle Polarimetric Radiometer）（以下简称AMPR或辐射计）即是采用分孔径结合偏振分振幅的仪器构型。当然，也有其他偏振分析体制的偏振光谱仪，如荷兰采用基于强度调制方式研制的航空版无动件的SPEX（Spectro-polarimeter for Planetary EXploration）仪器［13］，具有多角度光谱偏振辐射探测能力。

本文在介绍航空遥感大气多角度偏振辐射计（AMPR）的气溶胶偏振探测原理、光学系统设计方案之后，利用“最优化估计理论”，分析了AMPR探测角度和定标精度对气溶胶参数反演的影响。并对AMPR进行偏振和辐射定标，研发了AMPR专用多角度多光谱偏振探测数据处理系统，通过航空地面同步观测实验分析等，验证了该仪器的功能和性能指标，也为后续卫星大气偏振探测的扫描类偏振辐射计工程研制和偏振探测数据反演方法及应用提供重要工程和理论方法支撑。

2 航空遥感AMPR偏振探测原理及光学系统方案设计

2.1 AMPR偏振探测原理

大气气溶胶具有时空变化分布特征，其散射辐射呈现一定程度的偏振光谱变化及探测角度敏感性。对于区域环境大气气溶胶监测来说，机载平台有着便捷、实时高效和多时相的遥感特点，其上装载的AMPR则是有效的气溶胶偏振探测仪器。在进行AMPR构型设计时，分孔径多路平行偏振光谱信息同时获取是优选设计方案，以保证其偏振测量的高精度，利于采用偏振光谱信息反演气溶胶特性参数，比如气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）及Ångström指 数等。AMPR采用前置扫描镜结合集束式多路平行子光学系统的仪器主体光机构型，实现航线上气溶胶多角度、多光谱偏振探测功能，进而自行专门研发基于AMPR探测数据的气溶胶特性参数反演算法，实现气溶胶光学厚度等参数的反演。

AMPR设计有可见-近红外至短波红外6个光谱波段。其中，设置的短波红外波段，主要是考虑地气分离及较大粒子气溶胶偏振探测的需求。利用遥感飞机平台开展区域环境气溶胶探测时，驱动辐射计前端的正交消偏振反射镜进行±55°扫描，收集气溶胶目标信号，经集束式6路平行望远子光学系统，到达每对通道的渥拉斯顿（Wollaston）棱镜，一对棱镜之间的方位互成45°，构成偏振分析组件进行偏振分束，这样入射光路的气溶胶散射光信号检偏为0°，90°，45°和135°等4个不同电场振动方向的线偏振光。由上述4路偏振分析信号可以解算得到入射目标光的Stokes参数I，Q，U，如公式（1）所示。进而得到线偏振度DoLP（Degree of Linear Polarization）和偏振反射率Rp，分别如式（2）和式（3）所示：

其中：I是总的光强度值，Q是水平与垂直线偏振分量的差值，U是45°和135°线偏振分量的差值，I0°，I45°，I90°和I135°是探测器接收到的偏振光强度值，E0是大气层外太阳光谱照度值，μ0是太阳天顶角的余弦。

AMPR分为偏振辐射计主体和电控-电源-温控显示箱两部分，其组成原理图如图1所示。

图1 AMPR组成原理图Fig.1 Block diagram of AMPR

图1中，AMPR设计有机上相对辐射定标积分球光源即定标模块，以及探测器暗本底测量窗口。在前置正交扫描镜一个扫描周期内，AMPR可对气溶胶散射信号、相对辐射定标信号和探测器暗本底信号等进行采样，得到多角度、多光谱偏振辐射探测信号，解析出偏振态参量I，Q，U，再使用气溶胶多角度多光谱偏振辐射信息联合反演算法，反演得到气溶胶光学厚度AOD等特性参数［14］。

根据航空大气气溶胶偏振遥感的具体研制和应用要求，给出了AMPR的主要技术指标如表1所示。

表1 AMPR主要技术指标Tab.1 Main specifications of AMPR

2.2 AMPR光学系统方案设计

针对区域环境大气气溶胶航空遥感监测需求，设计了光机结构紧凑的AMPR，方便安装于遥感飞机机腹位置，用于气溶胶特性的航空偏振探测。AMPR的光学前端设计正交扫描反射镜，随着遥感飞机飞行，扫描镜转扫，获取航线上气溶胶散射辐射的偏振信号，仪器瞬时视场（IFOV）为17 mrad，也即1°瞬时探测视场，设计扫描探测采样间隔也为1°，这样在一个扫描周期的±55°探测范围内，可以获取多达111个探测角度的气溶胶偏振辐射信号。考虑到飞机气密舱光学探测窗口玻璃的偏振效应，不利于气溶胶高精度偏振探测。因此，AMPR优选装载于飞机后部的非气密开口，但是飞行作业时非气密开口的环境温度较低，为了保证辐射计光学系统，特别是偏振分析棱镜的性能，相应地对AMPR辐射计主体部分的光学系统结构组件外壳增加了热控设计，以保证遥感作业时低温环境仪器的稳定可靠。为了实现高精度偏振光谱探测，对其光学系统关键模块进行了设计。

AMPR设计有6个偏振光谱探测波段（分别为490 nm，555 nm，665 nm，865 nm，960 nm和1 640 nm等6个波段），每1个光谱波段的气溶胶光辐射信号的Stokes参量，需要经过双Wollaston棱镜偏振解析为4路偏振辐射信号组合解算。

为了实现大气气溶胶的6个光谱波段的偏振探测功能，采用集束式结构设计了6路光学子系统，分为3组。为了便于6个光谱波段的有效分色，将集束式多光学子系统的光谱波段设置为：490 nm，665 nm和960 nm共用一组光学子系统，555 nm和865 nm波段共用一组光学子系统，1 640 nm波段占用一组光学子系统。

图2给出了AMPR的单组3波段（包括490nm，665nm和960nm等3个光谱波段）光路示意图。在望远光学镜组之后，先设置Wollaston棱镜进行入射光辐射的偏振分析，单组2路光信号经过互成45°放置的Wollaston棱镜（2块棱镜的放置位置如图2最右端示意），出射4路电场振动方向分别为0°，45°，90°和135°的偏振辐射信号，再经过分色、聚焦、滤波后，被2只双元探测器接收。其中，Wollaston棱镜的分束角需要根据双元探测器的2个探元的间距设计，其分束角φ计算如式（4）所示。

图2 辐射计主体含正交扫描镜的单组3波段光路示意图Fig.2 Schematic diagram of a single group of 3-band optical path of radiometer main body with orthogonal scanning mirror

其中：α是棱镜结构角，no和ne分别对应o光和e光在棱镜晶体中的主折射率。

3组光学子系统装配于集束式结构中，考虑到光路中渥拉斯顿棱镜方位角的装调精度是影响AMPR的高精度偏振测量的因素，在光机装调中采用科学级CCD相机结合安装偏振片的高精度转台完成了6个通道的棱镜精细装调，装调结果误差小于0.05°，满足要求。

AMPR实现6个光谱波段的同时偏振探测，随着正交扫描镜转扫，可以获取航线上高精度多角度偏振辐射信息、暗本底和相对辐射定标数据。经过偏振/辐射定标，可进行基于多角度多光谱偏振辐射的区域环境气溶胶的特性参数反演。

3 AMPR探测角度与定标精度对气溶胶参数反演的影响分析

3.1 最优化估计理论简述及模拟条件设置

3.1.1 最优化估计理论概述

在最优化估计理论的框架下，利用信号自由度（Degree of Freedom for Signal，DFS）和后验误差定量分析AMPR探测角度个数及定标精度对气溶胶柱浓度反演的影响。后验误差如式（5）所示［15-16］：

其 中：K为 雅 可 比 矩 阵，矩 阵 中 的 元 素Ki，j如 式（6）所示：

其中，m，n分别为测量矢量和状态矢量的个数。

Sa，S∈分别为反演参量的先验误差协方差矩阵和测量误差协方差矩阵。

DFS的数学描述如式（7）所示：

其中：A为平均核矩阵，是后验状态向量相对于真实状态的导数［17-18］，数学描述如式（8）所示：

通常，当某个参数的DFS＞0.5，可以认为该参数能够通过观测反演得到［19-20］。

3.1.2 模拟条件设置

模拟条件设置：太阳天顶角30°，相对方位角为0°和180°，气溶胶模式如图3所示，气溶胶光学厚度为：AOD@550 nm=0.5。

图3 两种气溶胶的粒子谱分布Fig.3 Particle spectral distributions of two aerosols

3.2 AMPR多角度探测优势分析

AMPR遥感作业沿航线飞行扫描探测角度范围为：-55°～55°，探测间隔为1°，分析AMPR的多角度探测条件下的总的DFS和气溶胶柱浓度反演后验误差情况。对于粗粒子和细粒子分别占优势的气溶胶模型，总的DFS和气溶胶柱浓度反演后验误差随探测角度数的变化分别如图4和图5所示。

由图4可知，随着AMPR探测角度数的增加，总的DFS逐渐增大，表明AMPR对大气气溶胶参数的反演能力增强。

图4 气溶胶总的DFS随探测角度数变化Fig.4 Variation of total aerosol DFS with the number of detection angles

图5为大气气溶胶柱浓度反演的后验相对误差随AMPR探测角度数变化的趋势，其中VOL_F和VOL_C分别为细模态柱浓度和粗模态柱浓度，与气溶胶光学厚度具有对应关系。

由图5可知，随着AMPR观测角度数的增加，后验相对误差逐渐降低。后验相对误差越小，表明气溶胶参数反演结果越准确，不确定度越小。

图5 气溶胶柱浓度反演后验相对误差随探测角度数变化Fig.5 Variation of posterior relative error of aerosol column concentration retrieval with number of detection angles

3.3 AMPR偏振/辐射测量精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响

3.3.1 AMPR偏振测量精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响

设AMPR的辐射测量误差为4%，偏振测量精度在0.2%～2%之间变化，间隔0.2%，气溶胶柱浓度反演的后验相对误差变化如图6所示。

由图6可知，在设置AMPR的辐射测量误差为4%条件下，偏振测量误差对气溶胶柱浓度反演的后验相对误差几乎呈线性增加。AMPR经过偏振定标后，其偏振测量的高精度，使得气溶胶柱浓度反演的误差显著减小。

图6 气溶胶柱浓度反演后验相对误差随偏振测量精度变化Fig.6 Variation of posterior relative error of aerosol column concentration retrieval with polarized measurement accuracy

3.3.2 AMPR辐射测量精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响

设置AMPR的偏振测量精度为0.5%，辐射定标精度从2%～7%之间变化，间隔1%，气溶胶柱浓度反演的后验误差变化如图7所示。

由图7可知，随着AMPR辐射测量误差的增大，气溶胶柱浓度的反演后验相对误差呈线性增加。AMPR的高精度绝对辐射定标有利于其高精度辐射测量，从而得以保证大气气溶胶柱浓度的反演精度。

图7 气溶胶柱浓度反演后验相对误差随辐射测量精度变化Fig.7 Variation of posterior relative error of aerosol column concentration retrieval with radiation measurement accuracy

4 AMPR偏振测量精度验证及辐射定标

AMPR用于航空大气气溶胶偏振探测，利用获取的偏振光谱辐射数据用于反演气溶胶光学厚度等特性参数，参与反演的探测数据需要定量化处理，即辐射计的偏振测量精度和绝对辐射定标精度是重要的前提保障。因此，在整机装调完成之后，对其进行偏振定标、偏振测量精度验证和辐射定标检测，后者主要分为实验室绝对辐射定标和飞行遥感观测过程的相对辐射定标两部分。

4.1 AMPR偏振测量精度验证

AMPR设计时，考虑了自身偏振效应问题。采用正交扫描镜消除了扫描反射镜带来的偏振效应，而设计的17 mrad仪器小瞬时视场和相对简单的光学系统结构使得其偏振效应相对较低。因此，辐射计的偏振定标主要在于望远光学子系统的安装应力和Wollaston棱镜安装方位偏差引起仪器Mueller矩阵的非理想性。设正交扫描镜的Mueller矩阵为Mm，望远光学组件的Mueller矩阵为Mr，Wollaston棱镜等效的4路偏振片的Mueller矩阵为Mp，则双元探测器的每1个探元接收到的光辐射的Stokes矢量So为公式（9）所示：

式（9）中，T(θ)为旋转Mueller矩阵，用于各个Mueller矩阵的坐标转换。Si是入射光辐射的Stokes矢量。当然，公式（9）是探测方程的一般形式，其中还需要对较多的误差项进行偏振定标。主要包括：正交双反射镜的正交误差，望远镜组的相位延迟，Wollaston棱镜的消光系数以及由Wollaston棱镜出射互为90°线偏振辐射的相对定标系数，单组中的2个单光学子系统之间的相对定标系数，还有集束式3组平行光学子系统构成的6个光谱波段的绝对辐射定标系数等［21］。

在AMPR偏振辐射定标完成之后，采用标准偏振发生器对辐射计进行偏振测量精度验证测试。标准偏振光发生器为中科院合肥物质科学研究院安徽光机所自研设备，其出射光的偏振角为0°～360°方位可调，偏振度为0～70%无级可调。

AMPR设计时考虑了不同下垫面的大气气溶胶航空探测，可以根据下垫面反射率分布情况，AMPR仪器相应设置低增益和高增益2个档位，以满足探测需求。

同样，在2个增益档位上对AMPR的偏振测量精度进行了验证，结果类似，本文给出了低增益档位的偏振测量精度结果，如表2所示。

表2 AMPR低增益档位的偏振测量精度验证结果Tab.2 Verification results of polarization measurement accuracy of AMPR with low gain state （%）

由表2可知，AMPR的6个光谱偏振波段的偏振测量精度优于0.5%，达到了设计指标，具有非常高的偏振测量精度，高精度的多角度偏振光谱辐射探测数据，有利于满足区域环境大气遥感探测领域的应用需求。

4.2 AMPR辐射定标不确定度分析

在AMPR偏振测量精度验证的基础上，对其进行绝对辐射定标不确定度的评估，主要使用标准灯－漫反射参考板定标系统。辐射计的绝对辐射定标不确定度ui计算公式如式（10）所示。

其 中：ua，i是 辐 射 定 标 系 统 不 确 定 度。u1，i是i探测通道非线性，u2，i是i探测通道的非稳定性。

辐射定标系统的标准灯采用嗅钨灯，其辐射量值是经过标准溯源传递得到的，标准漫反射参考板具有BRDF数据支持。在低增益和高增益档位，分别对AMPR的绝对辐射定标不确定度进行了评估，测试了辐射计响应的非线性和非稳定性参数，得到AMPR在两个增益档位的绝对辐射定标不确定度，表3给出了低增益档位的结果。

表3 AMPR低增益档位的绝对辐射定标不确定度结果Tab.3 Absolute radiometric calibration uncertainty results of AMPR with low gain state

由表3可知，AMPR的6个光谱波段的绝对辐射定标不确定度在2.74%～3.65%之间。

5 AMPR专用多角度偏振探测数据处理流程及航空校飞实验分析

AMPR装载于遥感飞机进行航空飞行探测，可以同时获取大气目标的6个光谱波段24路偏振辐射信号，并通过扫描获取±55°范围的111个探测角度数据。对飞行探测数据进行预处理和后续数据的气溶胶特性参数反演，完成整个数据的自动处理流程。

此外，大气多角度偏振辐射计AMPR是按照我国《航空遥感系统——遥感设备设计与建造规范》实施设计等研制工作的，AMPR通过了相关的随机振动及冲击试验、高低温试验和电磁兼容试验等环境适应性试验，由于AMPR安装于遥感飞机的非气密舱，还根据试验规范完成了低气压试验，结果满足要求，具体结果就不赘述了。在此基础上，开展了AMPR航空与地面同步观测比对实验。

5.1 AMPR探测数据预处理流程

AMPR随遥感飞机飞行进行大气偏振探测，获取大气多角度多光谱偏振辐射数据，以DN值形式保存为原始数据文件。

在AMPR航空遥感探测时，由于飞机的位置和姿态会发生变化，直接影响AMPR探测数据的观测几何。因此，在AMPR进行探测作业时，配置了POS AV5.0定位定向系统，用于记录遥感飞机的飞行位置和姿态（含偏航、俯仰和横滚等参数），对AMPR的探测数据几何定位非常重要，是多角度多光谱偏振辐射数据预处理的重要环节。在AMPR的原始数据到0级数据处理时赋值到辅助信息中，生成AMPR的0级数据。

5.1.1 AMPR的0级 数 据 处 理

结合AMPR探测的辅助信息，例如：数据采样时间、采样增益、GPS信息（经度，纬度）、POS信息（航迹、偏航、横滚、俯仰、飞行高度、飞行速度）、探测器本底数据、机上相对定标数据等，将原始数据格式化为AMPR的0级数据，以XML文件形式保存。0级数据以AMPR的一个扫描周期（约1秒钟）存储1条数据，共113个采样点数据，含一个采样周期111个目标采样点、1个定标采样点、1个暗电流采样点。

5.1.2 AMPR的1级 数 据 处 理

对AMPR的0级数据，进行数据归一化、暗背景扣除、姿态几何校正、机上相对定标修正、实验室辐射定标修正、实验室偏振定标修正等，生产1级产品，并对生成的1级产品做格式正确性和完整性校验，并输出预处理的处理进度、错误等信息。

5.2 基于AMPR偏振探测数据的气溶胶光学厚度反演流程

5.2.1 AMPR观测量模拟计算

在气溶胶反演过程中，需要模拟AMPR入瞳辐射量，包括大气程辐射、地表反射辐射和地气耦合辐射。实际上，对反演精度影响最大的是气溶胶模型估计和地气解耦合方法。为了提升气溶胶模型估计精度，在计算时采用由Lee等［22］利用AERONET观测数据提取的东亚地区气溶胶模型参数，该参数组包括六种细粒子类型和六种粗粒子类型，有利于提升东亚地区气溶胶反演精度。在此基础上使用RT3矢量辐射传输程序建立查找表，以备反演使用。

5.2.2 AMPR观测量的地气解耦合及气溶胶偏振反演

利用AMPR获取的865 nm和665 nm波段数据，计算得到下垫面的NDVI参数，再结合BPDF模型参数，实现基于实际观测的地表反射率动态获取，实现地气解耦。并构建反演流程，采用最小二乘残差的方法，达到模拟量与测量值的匹配，实现气溶胶光学厚度反演。

5.3 AMPR航空校飞实验分析

将AMPR装载于遥感飞机下部的非气密开口，开展了多架次航空校飞实验分析。AMPR的实物图及遥感飞行过程中机上AMPR遥感实验作业场景如图8所示。

图8 AMPR实物图及航飞实验场景Fig.8 Physical picture of AMPR and its aerial flight experiment scene

在飞行试验开始之前，根据飞机飞行的速高比事先设置AMPR的正交扫描镜扫描速度，以匹配偏振探测对观测目标的地面空间分辨率要求。

航空实验获取区域环境气溶胶偏振探测数据，采用AMPR专用的气溶胶特性参数偏振反演系统，进行气溶胶AOD的反演。在实验过程中，地面设置同步观测站点，采用CE318型太阳光度计同步站点观测数据反演的气溶胶光学厚度AOD作为比对参数。表4是在天津-唐山地区一带开展的航空地面同步观测数据的比对结果［23-24］。

由表4可知，AMPR飞行观测的气溶胶AOD与地面站点CE318太阳光度计观测数据作比对，其偏差均小于0.05。同时，利用航飞数据对多角度、多光谱偏振信息反演气溶胶AOD的算法进行了优化，即利用1 640 nm波段的偏振探测数据，对地气分离方法优化，提高了气溶胶AOD反演精度［25-26］。

表4 航空飞行AMPR与地面CE318型太阳光度计同步观测实验气溶胶AOD结果比对Tab.4 Comparison of aerosol AOD inversion results from aerial flight AMPR and ground-based CE318 solar photometer simultaneous observation experiments

2019年9月5 日，实验区域选择我国西北部的阎良-白水-汾西一带，进行了AMPR的气溶胶偏振遥感探测实验，获取了航线上的气溶胶偏振辐射探测数据，截取了约20 min时长航空飞行的气溶胶探测数据，反演了航线上的气溶胶AOD。图9是665 nm波段的气溶胶AOD在航线上的分布情况。

图9 AMPR获取航线上665 nm波段气溶胶AOD反演结果Fig.9 Aerosol AOD inversion results in the 665 nm waveband acquired by AMPR on the flight path

6 结论

针对区域环境大气监测应用需求，研制了扫描+集束偏振分析光路+机上定标器构型的航空遥感大气多角度偏振辐射计AMPR，保证了航空大气探测的偏振和辐射探测精度。利用自行研发的多角度偏振反演及下垫面扣除算法，反演得到气溶胶光学厚度。研究结果表明，AMPR的绝对辐射定标不确定度好于4%，偏振测量精度优于0.5%，同步比对站点的气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。

基于航空遥感平台的AMPR有着重要的应用前景，可以针对区域环境大气进行多频次快速监测，及时获取气溶胶光学厚度等特性参数，作为突发多区域雾霾污染事件航空遥感的新技术手段，实时有效获取气溶胶动态分布状况信息。此外，AMPR航空大气偏振探测还可实现相同观测模式的卫星遥感数据校验。