水稻微波后向散射系数的模拟分析

提出了一套完整的水稻一次后向散射作用物理模型,通过该模型可以定量地模拟水稻对入射电磁波的后向散射作用,包括不同入射角、不同时相、不同波段、不同极化等各种情况,从而得到大量有价值的模拟结果。通过深入分析这些结果,可以对如何利用ＳＡＲ遥感数据更准确、更经济、更方便地进行水稻识别、长势监测及产品评估等工作提供理论依据和方法指导。     

基于粗糙海面高度频谱函数的雷达后向散射系数计算

海面雷达后向散射系数是主动微波遥感定量化研究海洋的基础，基于各种海浪谱模式的后向散射系数计算可比性差，鉴于风成粗糙海面的波面斜率呈非Guassian分布的特点，本文给出了依据自由海面的二维高度谱计算海面的雷达后向散射系，并与实际SIR－C／X－SAR数据进行对比。     

航天飞机成像雷达海面风矢量观测研究——以1994年4月南中国海试验区为例

海洋雷达后向散射回波主要来自短重力波的Ｂｒａｇｇ散射,这种散射与海面风场信息、边界层涡旋等密切相关。因此,可以从雷达散射截面反演风场信息。对１９９４年４月航天飞机成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲ）获取的南中国海合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像进行了分析研究。利用ＳＩＲ－Ｃ数据,从ＳＡＲ图像谱提取了风向;根据ＣＭＯＤ４模型,从Ｃ波段雷达后向散射系数反演风速;利用双尺度散射模型对反演的风速进行了对比分析。结     

一种计算水体中悬浮物后向散射系数的方法

基于生物光学模型的水质参数反演分析方法是水质遥感监测算法的发展趋势.分析方法中需要以水体中悬浮物后向散射系数作为参数.水体中悬浮物后向散射系数目前主要有3种测量方法,但是这些方法要么因为仪器稀缺而无法普及,要么测量精度不高.提出了一种计算水体中的悬浮物后向散射系数的方法,该方法利用水面比较容易测量的反射率光谱和实验室内比较容易测量的水体各组分的吸收系数光谱,基于生物光学模型推导得出水体中的悬浮物后向散射系数.利用太湖梅梁湾试验区获取的数据检验了这种方法,并取得了较好的效果.这种方法的主要优势是:它基于生物光学模型,有严密的理论基础,具有较高的精度和通用性;另外,它使用的数据比较容易测量,方法容易实施,可为水质参数反演分析方法的建立奠定坚实的数据基础.     

青藏高原区域不同地表类型对应后向散射系数的时变分析

后向散射系数（σ0）是卫星雷达高度计的观测量之一,被广泛应用于地表状态监测、积雪冰层厚度反演、卫星测高定标与验证等过程。根据Jason-2测高卫星的地球物理数据记录分离出青藏高原Ku波段的σ0数据,以GlobeLand302020版本的地表数据为分类基础,通过经纬度数据对σ0赋予地表属性,获取不同种类地表特征对应的σ0数据在2008-12—2016-09期间的时变序列,利用奇异谱分析原理提取出的不同地表属性中σ0的趋势项信息和周期项信息,并对周期项结果进行快速傅里叶变换分析。结果表明：水体、湿地区域对应的σ0数值较高,冰川和永久积雪区域对应的σ0数值较低。在整个区域,σ0存在多种周期信号。人造地表、裸地、灌木地的地表性质稳定,区域对应的σ0周期不显著。在其余区域,σ0的变化具有显著的周年和半年周期,且变化振幅不一致,各个区域对应的σ0趋势变化有所差异。     

联合时间序列相干性和后向散射系数的黄河三角洲湿地分类

针对后向散射系数难以完成高精度湿地分类问题,本文以16景VH极化的Sentinel-1A影像为数据源,构建了一种联合时间序列相干性和后向散射系数的分类方法。通过对长时间序列的后向散射系数和相干性分析,选择互花米草易与其他地物混淆的3个时相(6月27日(R)、11月18日(G)、11月30日(B))的后向散射系数图为合成数据源,引入11月18—30日相干图代替11月30日后向散射系数图。采用SVM和随机森林分类器,探究相干性引入前后黄河三角洲湿地分类精度变化。研究表明,相干性引入后,SVM和随机森林分类结果的总体精度分别提升了3.07%和3.85%,互花米草的分类精度分别提升了9.39%和11.42%。     

雷达后向散射模型及其在雷达图像地形影响纠正中的应用

在从雷达估测森林生物量时，经常遇到的一个问题是地形对雷达信号的影响。地形使得雷达波的入射角度改变，使每个雷达图像像元所包含的地表面积改变，由于地面的起伏，植被本身的结构也不同，纠正这种由地形而不是植被类型引起的雷达图像的变化是一个很复杂的问题，除了需要高质量的地形数据外，还必须理解植被雷达信号随地形变化的规律。提出一种可用来模拟森林及其它植被处于山坡上的雷达后向散射模型。结合DEM数据，模拟的结果可用来进行雷达图像的地形影响纠正，如果多极化或多波段图像存在，通过雷达模型可用从一种极化推导出的地形信息来纠正其它极化的图像数据。     

基于卫星测高后向散射系数的极区海冰分布特性研究

海冰对气候变化非常敏感,了解极地海冰分布范围和表面属性不仅对于极地环境非常重要,对全球温度趋势估计和建立全球气候模型非常关键。ENVISAT卫星可覆盖至南北纬81.4°,其携带的RA2雷达高度计为极地海冰研究提供了周期性的主动微波海冰探测途径。本文用ENVISAT雷达高度计探测的Ku波段后向散射系数对2011年南极和北极各月份的海冰覆盖特征（范围和海冰表面属性）进行了详细研究,利用海水和海冰的不同散射特征,设置后向散射系数阈值为13db可成功分离海冰和海水。除夏季外,雷达高度计和美国冰雪数据中心基于辐射计获取的极区海冰覆盖边界高度符合。因北极中央区域（81.4°N以北）没有轨迹覆盖,本文只估计了南极海冰的覆盖面积,夏季海冰的覆盖范围面积比辐射计探测结果偏大,这和雷达高度计对离散薄冰较强的观测能力关,在海冰密集分布的其他季节结果则有很好的符合,其中冬季面积平均差异为0.17 Mkm2。分析了南极和北极海冰的分布特征差异,和南极相比北极冬季海冰表面较粗糙干燥,而夏季海冰表面湿度较大。本文研究结果表明ENVISAT雷达高度计可准确的探测包括海冰覆盖和海冰表面属性变化在内的海冰季节性演变过程,可在海冰监测、极地科考等领域中发挥重要作用。     

地表土壤水分与雷达后向散射系数及入射角之间关系研究

应用雷达技术反演土壤水分较著名的经验模型有Oh模型[1]、Dubois模型[2]以及Shi模型[3]。本文在Shi模型的基础上,对土壤水分与雷达后向散射系数之间的关系进行探讨,反演出土壤水分与雷达后向散射系数及入射角之间的关系。     

多波束声呐后向散射数据角度响应模型的改进算法

针对多波束后向散射数据的角度响应(AR)影响显著而现有角度响应模型在复杂底质环境下不完善导致多波束声呐图像质量偏低的问题,给出了一种改进的角度响应模型和改正方法。首先通过对多次声呐脉冲(Ping)数据平均获得角度响应曲线,然后给出了角度响应参数的提取方法,在此基础上研究并给出了单次脉冲内不同区段的改正模型,最终实现了多波束后向散射数据的角度响应影响减弱。试验验证了该方法的有效性。     

合成孔径雷达影像地形校正半经验模型

结合SAR成像特点和数学理论知识,给出左视、右视两种侧视成像情况下影响地形起伏区域SAR后向散射的本地入射角理论计算模型,基于微波散射物理模型AIEM,模拟不同雷达入射角下地形坡度、坡向对SAR数据后向散射的影响,结果表明雷达入射角相对较小的SAR数据受地形起伏影响较小,是地形起伏地区SAR应用的最佳数据源。并提出一种SAR影像后向散射系数的地形校正半经验模型。地形校正过的SAR影像分类总体精度较未校正SAR影像提高12%。     

水稻时域后向散射特性分析：雷达卫星观测与模型模拟结果对比

利用已有的微波后向散射模型模拟计算了水稻的雷达后向散射特性，分析了一个生长周期内水稻冠层与微波电磁波的相互作用。重点分析植物物理参数对其后向散射特征的影响及其随极化而变化的规律。以及这些特征在整个水稻生长周期中的变化规律。输入后向散射模型的数据包括通过田间测量获取的水稻物理参数。在地面测量的同时或准同时获取了中国广东肇庆试验区的多时相雷达卫星（RADARSAT）遥感图像。雷达卫星观测结果和后向散射模型模拟计算结果的比较分析表明：在水稻的生长过程中，水稻的后向散射特征随其物理参数的周期性变化而变化，并且在不同的极化状态具有不同的变化规律。这从理论上预示了多时相多极化雷达遥感技术进行水稻长势监测的潜力。     

输电线路风偏模拟分析系统研究

采用激光点云、数据高程、高清影像等技术,构建了输电线路工况模拟分析模型,设计开发了输电线路风偏模拟分析系统.在系统中实时集成第三方环境参数,通过输电线路风偏工况模拟分析,对超过安全阈值的输电线路进行定位、预警和预报,为输电线路的自动化巡检和隐患智能预警分析提供了技术支撑和科学决策依据.     

海面微波散射与风生波短波谱

从海面微波散射的物理机制出发 ,在短波平衡范围条件下 ,讨论了风生波短波谱形式 ,通过对不同波段的微波散射数据分析 ,建立起能适应相当宽微波波段 ( 0 .42 8— 34.4GHz)的海面微波散射模型。文中对若干个波段的微波散射系数进行了试算 ,并与实测资料进行了比较 ,结果是令人满意的     

采用散射特征相似性的极化SAR图像相干斑抑制

极化合成孔径雷达(SAR)图像的相干斑严重影响图像信息的有效提取,为此提出一种基于极化散射特性的相干斑抑制方法。该方法结合SAR图像的冗余信息及其散射特性的相似性,利用Wishart分布对SAR数据的相似性进行度量,然后依据相似性计算权重对协方差矩阵进行加权平均,实现对极化SAR图像的相干斑抑制。本文方法对协方差矩阵的各元素单独处理,因此在极化信息的保留方面尤具优势。通过真实SAR数据的实验表明,该方法与现有极化白化滤波(PWF)和极化Lee滤波相比,具有更好的相干斑抑制能力和细节的保持能力。     

R-D与共线模型在星载SAR影像正射纠正应用中的对比分析

对常用于星载SAR影像正射纠正的R-D模型与共线模型的原理及各解算步骤中存在的共性与异性进行了分析,并利用实地布设的角反射实验数据对两种模型的解算结果进行了对比。分析表明,两种模型建立在不同的原理、假设基础之上,其内部相同物理参数的解算结果也有差异,但两个模型的精度输出基本一致。     

一种利用影像模拟制作SAR立体模型的方法

针对SAR数字立体测图,提出了一种SAR理想立体模型的构建方法。利用西部横断山脉地区的机载SAR影像制作立体模型,进行数字测图试验。试验证明模型具有良好的立体视觉效果,同时能够用于高精度三维坐标的实时量测和地形图要素采集。     

SAR图像立体定位原理与精度分析

本文在导出ＳＡＲ图像成像方程式的基础上提出了ＳＡＲ立体定位的原理和方法,并从理论上分析了影响ＳＡＲ立体定位的主要因素。实验结果表明,本文提出的立体定位方法是正确的,影响定位精度的主要因素是交会角的大小与距离向量测误差,其与理论分析模型一致。     

一种改进的全极化SAR图像MCSM-Wishart非监督分类方法

针对H/Alpha/A-Wishart非监督分类算法存在的未充分提取SAR图像极化信息和分类精度低等问题,引入多分量散射模型(multiple-component scattering model,MCSM)分解,提出了一个适用于全极化SAR图像非监督分类的MCSM-Wishart算法。首先对全极化SAR图像进行MCSM分解,提取体散射、二次散射、螺旋体散射、表面散射和线散射极化信息,采用迭代自组织数据分析技术(iterative self-organizing data analysis technique,ISODATA)的非监督分类算法进行聚类;然后通过基于描述多视协方差矩阵的复Wishart分布的迭代分类得到分类结果。以南京溧水和盐城滨海湿地的ALOS PALSAR图像为研究数据,比较了H/Alpha-Wishart算法、H/Alpha/A-Wishart算法、MCSM-Wishart算法和监督-Wishart算法4种分类方法。研究结果表明,MCSM-Wishart分类算法在效率、总体准确率和Kappa系数等指标上均较原始分类器有一定的提高;将ISODATA聚类算法应用于复Wishart分布的迭代分类器中,可有效提高分类的精度。