森林冠层高度及其覆盖下地表的干涉SAR测量方法

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenxiuyang521
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合成孔径雷达(SAR)技术具有全天时、全天候、能够穿透云层等优点,该技术已从开始的单波段、单极化SAR发展到现在的多波段、全极化SAR(PolSAR)、干涉SAR(InSAR)和极化干涉SAR(Pol-InSAR)。因此,SAR已经应用于大面积植被监测和高精度地形测绘,在森林资源探测、生态环境研究、农/林业生产等方面具有重要意义。论文总结了应用InSAR获取DEM的影响因素,在InSAR DEM提取关键技术研究基础上,开展了利用多频率InSAR技术进行森林冠层高度的提取研究,并对Pol-InSAR相干优化方法用于DEM提取做了深入研究。论文的主要研究工作和贡献总结如下:  (1)介绍了InSAR和Pol-InSAR提取DEM的原理,系统总结了植被、失相干、地形、基线等对DEM精度的影响,并对提取DEM的关键技术进行了系统介绍,从理论和试验两方面分析了应采取的可行性办法。  (2)在植被覆盖区,因树的冠层、枝干以及地表等散射回波的共同作用,InSAR散射相位中心表现为植被相位与地表相位的共同作用,在获取地表相位时会残留植被相位的信息,通过对地表相位的去除,可以获取植被的相位信息。基于这一原理,文章中详细阐述了差分方法反演树高的实施过程,提出了基于像元和小班统计的树高反演方法,通过对SRTM DSM和LiDAR DTM数据的试验研究发现,不同频率的微波对植被穿透能力是不同的,X-波段的相位中心更加接近于冠层,且基于小班统计的方法可以很好的防止像元统计时随机误差所带来的影响。试验结果表明:多频率InSAR差分为反演森林参数提供了一种有效的方法。  (3)针对现有的InSAR在获取植被覆盖区地表时容易受到失相干和植被相位的影响,开展了Pol-InSAR DEM提取的研究。详细阐述了相干性最优方法和最大化相位中心分离的方法用于DEM提取的实施过程,利用基于山东泰安地区的一对Pol-InSAR ALOS/PALSAR数据进行试验,将相干优化与传统HH、HV/VH、VV单极化干涉提取的DEM结果作对比分析,发现利用Pol-InSAR相干优化方法得到了更加接近于地表相位的相位中心,并且可以很好的降低噪声,同时不同的优化方法之间还具有一定的差异,通过对滤波方法的改进和滤波窗口的选取可进一步提高DEM提取精度。
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