[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

本發明涉及地上生物量反演技術領域，具體地說，涉及一種基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其包括以下步驟：(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。本發明能夠較高精度地估測森林地上生物量。

技術領域

本發明涉及地上生物量反演技術領域，具體地說，涉及一種基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法。

背景技術

森林約占陸地面積的30％，是陸地生態系統的主體，是地球生態系統最重要的維護者。森林生物量能夠反映森林生態系統的狀態和變化規律，準確地獲取森林生物量時空分布信息是生態學和全球變化研究熱點之一。星載合成孔徑雷達(SAR)遙感在森林結構和生物物理參數反演中得到了廣泛的應用。

電磁波穿過電離層引起極化平面法拉第旋轉，使電磁波極化定向角產生偏移。極化定向角偏移影響微波散射特性和極化特征。已有研究發現由于電磁波極化橢圓極化定向角的偏移，SAR極化分解后的散射特征在機理上存在模糊性，如體散射高估和二面角散射低估。這種模糊性在森林參數反演時必然增加模型反演誤差。目前沒有文獻探究極化定向角偏移補償對森林地上生物量等森林參數反演的影響。

發明內容

本發明的內容是提供一種基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。

根據本發明的基于極化定向角補償和水云模型的生物量反演方法，其包括以下步驟：

(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。

作為優選，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：

作為優選，步驟(2)中，對協方差矩陣T進行Yamaguchi分解，公式如下：