[發明專利]基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法

在審

• 申請號: 202111480512.9
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114415175A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 岳彩榮;張國飛;杜湘;羅洪斌;袁華
• 申請（專利權）人: 西南林業大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

1.基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、通過極化定向角補償生成協方差矩陣；

(2)、進行Yamaguchi分解，得到表面散射、二面角散射、體散射和螺旋體散射四個分量；

(3)、建立擴展極化水云模型；

(4)、通過四個分量和擴展極化水云模型估測思茅松林地上生物量。

2.根據權利要求1所述的基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其特征在于：步驟(1)中，具體包括以下步驟：

(1.1)建立法拉第旋轉偏移引起的散射矩陣M，如下：

式中，M是具有法拉第旋轉偏移的散射矩陣；S是不受法拉第旋轉偏移影響的S散射矩陣，Ω是法拉第旋轉角；

(1.2)采用酉變換將散射矩陣M變換到圓極化基下，得圓極化散射矩陣，如下：

式中，M_LL為左圓發射,左圓接收電磁波；M_LR為左圓發射,右圓接收電磁波；M_RL為右圓發射，左圓接收電磁波；M_RR為右圓發射，右圓接收電磁波；j為虛數；

(1.3)由圓極化散射矩陣獲得法拉第旋轉角Ω，公式如下：

式中，*為復共軛；arg()為相位取值函數；

(1.4)將法拉第旋轉角Ω代入散射矩陣M中，就能得到不受法拉第旋轉偏移影響的散射矩陣S，如下：

(1.5)由散射矩陣S得到極化定向角補償后的協方差矩陣T，如下：

3.根據權利要求2所述的基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其特征在于：步驟(2)中，對協方差矩陣T進行Yamaguchi分解，公式如下：

T＝P_s×T_surface+P_d×T_double+P_v×T_volume+P_h×T_helix；

其中T_surface、T_double、T_volume和T_helix分別表示表面散射、二面角散射、體散射和螺旋散射的相干矩陣元素，P_s、P_d、P_v和P_h是相應散射功率。

4.根據權利要求3所述的基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其特征在于：步驟(3)中，極化水云模型為：

式中，是總后向散射系數，是森林植被對后向散射的貢獻，是地面對后向散射的貢獻；T_tree是植被雙向透射率，與穿過植被的雙向衰減δ和衰減層厚度h有關，用e^-δh表示；

考慮林冠空隙后，極化水云模型被改寫成下式：

式中，η是面積填充因子，是關于森林透射率的函數；

考慮林冠空隙因素，森林植被衰減層透過率T_for，可表示為：

T_for＝1-η+ηe^-δh；

用生物量B描述后，即T_for＝e^-βB，B表示地上生物量，β表示經驗參數；結合T_for，進一步改寫為下式：

考慮林冠空隙因素和植被雙向透射率后，單位面積的二面角后向散射表示為

最終，改寫成下式，即為擴展極化水云模型：

B通過下式求解獲得：

式中，可通過Yamaguchi分解的總后向散射系數、體散射分量、表面散射分量和二面角散射分量獲得。