基于ESPRIT算法的极化干涉SAR植被高度反演研究

由于存在着去相干分量,利用ESPRIT(旋转不变技术)算法对植被区域的极化干涉SAR(PollnSAR)数据进行反演的结果有较严重偏差.针对这一问题,结合极化干涉相干最优理论及其物理散射机制,引入新的散射矢量——相干最优化散射矢量,提出一种改进的基于ESPRIT的植被高度反算法.最后,利用欧空局(ESA)提供的模拟L波...     

极化干涉SAR相干最优理论及其验证分析

极化干涉SAR树高反演是当前SAR研究领域的一个重要方向。相干最优化是在各种散射机制中寻求最优的散射机制,对于极化干涉SAR,它不仅可以改善不同极化通道之间的相干系数,还能改善地物分类和垂直结构参数估计。首先详细分析极化干涉SAR反演树高的相干最优化理论基础,然后利用仿真数据从不同极化通道对线极化、Pauli基极化和最优极化进行了试验,从定性和定量进行对比分析,研究结果进一步验证相干最优分解方法可以提高干涉相干系数,并获得更好的干涉图,从而有利于提高树高反演的精度。     

极化干涉SAR森林高度反演方法研究

在分析随机体散射体/地表二层(RVoG)散射模型的基础上,利用德国宇航局机载SAR系统(ESAR)获取的POLInSAR数据和森林高度地面观测数据,对多种已有的森林高度反演模型进行了比较评价,从物理机制上对试验结果进行了分析、解释,进而发展了一种基于极化相干优化和非体散射去相干补偿的综合反演方法,实验结果表明,基于该方法的树高反演效果总体上优于其他方法。     

全极化干涉SAR反演树高的几种算法研究

极化干涉SAR因其有对植被散射体的空间分布和高度分布的敏感性,同时具有对植被散射体的形状和方向的敏感性,近年来成为反演树高的研究热门。目前,反演树高常用的算法包括相位与幅度联合反演法、六维非线性迭代法以及三阶段算法。本文通过德国空间局(DLR)提供的boi SAR2008P波段的数据,分别对这些算法进行了树高反演实验,结果表明:三阶段算法和六维非线性迭代法反演结果明显优于相位与幅度联合反演法;六维非线性迭代法结果优于三阶段算法,但计算量巨大且依赖于初始值。     

极化干涉SAR植被高反演复数最小二乘平差法

提出一种PolInSAR植被高反演的复数最小二乘法。在考虑植被层时间去相干的条件下,将RVoG扩展为RVoG+VTD模型;之后,将模型解算问题概括为复数的实部、虚部联合平差问题,提出了该模型线性化的方法及参数解算方法;最后利用解算得到的更为准确的“纯”体去相干系数反演植被高度。采用覆盖德国Oberpfaffenhofen地区的2景E-SAR L波段数据进行试验并与经典的非线性迭代及三阶段算法进行对比分析。结果表明,本文提出的方法结果精度优于其他两种方法,运算效率方面明显优于非线性迭代算法,略低于三阶段算法。     

利用矩阵值域的极化干涉SAR相干性的研究

极化SAR干涉测量 (PolInSAR)的相干性是反演植被参数的重要信息来源,极化空间中不同极化状态对应的相干性分布与复极化相干矩阵的值域相关。本文讨论了不同结构的复极化相干矩阵值域的特点,分析了不同极化状态下干涉相干性与复极化相干矩阵的值域的关系。利用模拟数据和真实全极化SAR数据分析了滑动窗口大小和不同散射体对复极化干涉矩阵值域的影响,以及复极化干涉矩阵的结构对极化干涉SAR相干性分布空间的影响,有助于更加准确地获取极化干涉SAR最优极化基和估计最优相干性。     

多基线极化干涉SAR植被高度反演方法

针对传统单基线PolInSAR三阶段植被高度算法,反演易受到噪声因素影响导致反演结果精度较低等问题。文中采用几何结构最优法和高程精度最优法两种多基线PolInSAR植被高度反演方法,结合瑞典北部E-SARP波段数据,验证得出两种多基线算法植被高度反演的精度以及其在不同植被高度覆盖区的适用条件。实验结果表明两种多基线方法植被高度反演精度相对传统单基线算法分别提高44.05%和22.11%,且当两种多基线方法同时反演植被高度时,植被高度大于10m时采用几何结构最优法较好;植被高度小于10m时采用高程精度最优法。     

森林地上生物量的极化相干层析估计方法

基于微波的后向散射系数估计森林地上生物量(AGB)易受后向散射系数饱和的影响,而利用森林高度,根据生长方程估计AGB,却没有考虑和AGB密切相关的林分密度、树种组成、林层垂直分布等空间结构特征的作用,针对这些问题,提出一种基于极化相干层析(Polarization Coherence Tomography,PCT)技术的AGB估计方法。基于德国宇航局(DLR)机载SAR系统(ESAR)获取的特劳斯坦(Traunstein)试验区L-波段极化干涉SAR(PolInSAR)数据,通过对具有不同AGB水平的典型林分的相对反射率函数曲线的分析,定义了9个与AGB具有相关性的特征参数。然后基于20个林分的实测AGB数据,以林分尺度上这9个特征参数的平均值为自变量,以实测林分平均AGB为因变量,采用逐步回归分析法构建了AGB估测模型,并对该模型进行评价,对影响模型估计精度的因素进行分析,结果表明,由PCT提取的相对反射率函数特征参数对AGB很敏感,充分利用相对反射率函数信息可提高AGB估计精度。     

基于极化相干层析算法反演森林垂直结构剖面研究

森林的高度和垂直结构剖面都是重要的森林空间结构信息,极化干涉SAR的出现使定量获取森林结构参数成为可能。在分析比较三阶段法、DEM差分法和相干幅度法估计森林高度的基础上,采用相干幅度算法提取的树高,通过勒让德多项式展开以及单基线极化干涉数据提取森林的垂直结构剖面。利用仿真SAR数据进行实验分析,研究表明,通过极化相干层析技术,能够获取准确的森林垂直结构函数。     

相位补偿SAR差分干涉提取山区DEM算法及精度分析

首先,将去平干涉相位和外部DEM模拟的地形相位作差分,以降低干涉图的条纹率。然后,采用模拟的地形相位对差分干涉图的解缠相位进行补偿得到去平干涉图的解缠相位,并用此相位进行基线精化和高程提取。实验结果表明,该算法可得到高程精度更高的山区DEM。与常规干涉算法相比,它不仅可改善解缠精度,还可得到更加真实且相干性明显改善的相干图,减少因相干性低于解缠时设定的相干性阈值而产生的高程空洞区。相比于“高程补偿”算法,其可更有效地削弱残余系统相位以及解缠和外部DEM引入的随机相位误差的影响。     

航天飞机极化干涉雷达数据反演地表植被参数

利用基于极化干涉测量的基本原理和相干散射模型。提出了基于模拟加温-退火算法的极化干涉雷达数据地表植被参数的反演算法，首先，对极化干涉测量的基本原理和一个考虑了地表和植被散射的二层相干散射模型进行了阐述。接着，对模拟退火算法的基本理论和基于模拟加温-退火算法的地表植被参数反演模型进行了论述，最后，利用和田地区1994年10月9日和10日的航天飞机SIR-CL波段单视散射短阵复数据进行了地表植被参数反演的计算，将反演结果与实测数据比较，表明该反演算法能以较好的精度获取地表植被的高度。     

基于神经网络方法的极化雷达地表参数反演

人工神经网络（Artificial Neural Network)是一个由独立处理单元以一定拓扑结构高度连接而成的并行分布式信息处理结构，适于解决各种非线性问题，积分方程（Integrated Equation Model)单散射模型可模拟各种地表参数条件下裸露地表后向散射系数，以IEM为基础生成训练数据，用L波段的C波段SIR-CHH，VV极化单散射后向散射系数数据为神经网络输入，通过后向反馈（BP）神经网络模型可同时反演得到裸露地表条件下地表介电常数，地表相关长度和均方根高度等地表参数。     

极化干涉雷达遥感机制及作用

极化干涉SAR是目前雷达遥感的前沿领域，它是集极化SAR和干涉SAR于一体的新型对地观测技术。通过对极化干涉的基本原理和物理机制，极化干涉SAR的数据处理及与常规干涉SAR数据处理的区别，以及极化干涉SAR当前的几个热点应用研究领域进行了阐述，对极化干涉SAR存在的问题也进行了讨论。     

混合三角网极化干涉SAR影像配准

干涉雷达配准过程中,像对间的变换模型可以通过有理多项式进行拟合,参数的解算需要均匀分布的高精度联系点,传统算法或者只重视联系点的权重,或者只考虑联系点的分布,极大地降低了多项式拟合的精度。提出一种兼顾联系点权重与分布的Voronoi图辅助配准算法,把该算法应用于中国西部某地区Cosmos-Skymed-1/2 X波段干涉数据的处理。实验表明,相对于现有方法,该算法可以提高匹配成功率,得到更高的相关系数,获得分布更均匀的联系点,从而解算出精度更高的变换参数。     

混合三角网极化干涉SAR影像配准

以常用SAR影像三步配准法为基础,针对国产机载X波段极化干涉SAR影像的变形特点,提出了一种分块格网与三角网相结合的极化干涉SAR配准方法。首先,在影像分块的基础上利用最大-次大相干系数识别不可靠点;再用三角网限制配准误差传播;最后,进行配准模型系数求解。实验结果表明,所提出的改进方法相比于普通方法,提高了极化干涉SAR影像的配准精度,有效地改善了主辅影像的干涉质量,适用于新型国产机载极化干涉SAR数据的后处理。     

SAR残余相位误差对森林高度反演影响的全链路模拟与分析

利用合成孔径雷达(SAR)遥感数据可以有效地估测平均树高、生物量、蓄积量等森林生物学参数。但是遥感数据精度易受SAR系统不确定性因素的影响,造成森林参数反演精度降低甚至异常。遥感系统的全链路模拟可以将遥感过程的各类影响因素解耦,获取大量具有指定参数特征的遥感数据,有利于对不确定性因素单独或联合分析。建立了SAR三维森林场景全链路模拟模型,基于E-SAR样地参数及数据验证了模型的有效性,并以森林高度反演这一典型的林业应用为对象,定量分析了运动补偿残余相位误差这一典型的SAR系统不确定性因素对反演精度的影响程度,得到了残余相位误差与高度反演RMSE测量结果之间的关系曲线。