学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多基线POLINSAR植被高度与植被下地形估计

作　者: 史磊
导　师: 李平湘; 杨杰; 张良培
学　校: 武汉大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 合成孔径雷达 极化干涉 树高估计 植被下地形估计
分类号: P225.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 105次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


作为地球生态系统的重要组成部分,植被对全球物产估计、碳循环评估等方面具有极其重要的意义。然而常规的植物学研究方法很难在全球尺度下获取植被结构信息。作为主动传感器的代表,合成孔径雷达(SAR)能够提供全球实时观测的能力。而更为高级的干涉合成孔径雷达(INSAR)与极化干涉合成孔径雷达(POLINSAR)也在植被研究方面展现出了较强潜力。在雷达理论中,植被垂直结构函数(VVSF)定义为以垂直高度为自变量,对应高度复散射系数为因变量的复杂函数。当前的VVSF估计方法可以分为三大类：VVSF参数化法、Fourier-Legendre法与层析法(TSAR)。以Random Volume over Ground(RVoG)与Oriented Volume over Ground(OVoG)模型为代表的参数化法采用带少量参数的经验函数近似VVSF,并利用POLINSAR数据进行求解；而Fourier-Legendre法在POLINSAR系统的基础上采用Fourier-Legendre多项式近似逼近VVSF;层析法则需要利用数十次重轨观测SAR影像对VVSF进行严格的数学估计。为了减少求解所需的影像数量,本文针对VVSF的植被高度与植被下地形两个特定参数进行求解。本文的两个主要贡献如下：(1)本文改进了常规的多基线RVoG模型,并提出了对应求解方案进行植被高度与植被下地形起伏信息估计。考虑到多基线观测条件下风引起的枝叶摇曳过程,本文在多基线改进RVoG模型中证明了时间去相干影响的不可忽视性；同时,本研究在改进多基线RVoG时引入了树桩引起的植被层干涉相位偏移,使得改进模型更符合真实植被散射过程。在模型求解方面,本研究利用多基线POLINSAR的信息互补性,解决了植被下地表干涉相位求解模糊问题与树高-消光系数求解模糊问题。此外,本研究还利用真实实验数据评价了基线对森林高度与植被下地形提取精度的影响,并进行了相关扩展讨论。(2)从信息利用的角度来说,多基线RVoG模型树高与植被下地形提取主要依赖POLINSAR数据中的干涉信息,而蕴含在POLINSAR极化信息内的极化方位角(POA)则与地形变化息息相关。本研究提出了一种顾及地形起伏的自适应植被-地表模型。虽然植被-地表总体散射过程较为复杂,但多基线POLINSAR数据提供了求解自适应植被-地面联合模型的可能性。为了简化模型的求解过程,本文采用极化散射矩阵熵近似估计Arii体散射随机参数的可行解范围,然后提出了一种新的目标优化函数来求解植被-地面模型的参数。

全文目录


ABSTRACT  5-7
摘要  7-11
第1章 绪论  11-21
  1.1. 研究的背景与意义  11-12
  1.2. 国内外研究现状与趋势  12-18
  1.3. 本论文研究内容与章节安排  18-20
    1.3.1. 本文研究内容  18-19
    1.3.2. 本论文章节安排  19-20
  1.4. 本章小结  20-21
第2章 电磁波散射理论与雷达影像特性  21-69
  2.1. SAR影像特性  21-28
    2.1.1. SAR影像分辨率  21-27
    2.1.2. SAR影像几何特性  27-28
  2.2. POLSAR影像特性  28-57
    2.2.1. Maxwell方程组  28-29
    2.2.2. 完全极化电磁波与极化表征  29-35
    2.2.3. 非完全极化电磁波与极化表征  35-38
    2.2.4. 电磁波散射理论  38-50
    2.2.5. 极化分解理论  50-57
  2.3. POLINSAR影像特性  57-68
    2.3.1. INSAR特性  57-63
    2.3.2. POLINSAR相干特性  63-68
  2.4. 本章小结  68-69
第3章 实验数据简介  69-74
  3.1. 实验数据描述与预处理  69-73
  3.2. 本章小结  73-74
第4章 基于结构参数法的多基线RVoG模型树高与地形估计  74-106
  4.1. RVoG与OVoG模型  74-84
    4.1.1. RVoG模型  74-81
    4.1.2. OVoG模型  81-84
  4.2. 改进的多基线RVoG模型  84-89
    4.2.1. 时间去相干模型  85-87
    4.2.2. 植被生长结构模型  87-88
    4.2.3. 基于时间去相干与植被生长结构的多基线RVoG模型  88-89
  4.3. 实验结果与分析  89-104
    4.3.1. 相干系数估计与RVoG模型直线拟合  89-91
    4.3.2. 地表相位模糊与树高-消光系数模糊消除  91-94
    4.3.3. 多参数非线性方程求解与结果  94-104
  4.4. 本章小结  104-106
第5章 基于结构参数法的多基线自适应植被-地表极化方位角估计  106-131
  5.1. 地形起伏下的自适应地表模型  106-112
    5.1.1. 地形极化方位角  106-110
    5.1.2. 顾及地形极化方位角的自适应地表模型  110-112
  5.2. 自适应植被层模型  112-117
    5.2.1. Neumann自适应植被模型  112-115
    5.2.2. Arii自适应植被模型  115-117
  5.3. 多基线自适应植被-地表模型极化方位角估计  117-121
    5.3.1. 多基线频率域去噪  117-118
    5.3.2. 非线性模型求解  118-121
  5.4. 实验结果与分析  121-130
  5.5. 本章小结  130-131
第6章 结论与展望  131-134
  6.1. 本文主要创新与结论  131-132
  6.2. 本文对未来展望  132-134
参考文献  134-145
附录  145-149
致谢  149-150

相似论文

  1. 极化SAR图像超分辨算法的研究,TN957.52
  2. 海杂波背景下的舰船目标雷达成像算法研究,TN958
  3. 海杂波建模及其对ISAR成像的影响,TN957.54
  4. 空间目标ISAR成像仿真及基于ISAR像的目标识别,TN957.52
  5. 小数据集时间序列PS-InSAR技术及其地表沉降应用,P642.26
  6. 分数阶傅里叶变换在ISAR机动目标成像中的应用,TN957.52
  7. 高分辨率极化干涉SAR影像道路提取方法研究,TN957.52
  8. SAR成像目标识别子区选取与匹配方法研究,TN957.52
  9. 极化SAR图像精细地物分类方法研究与实现,TN957.52
  10. 基于压缩感知的合成孔径雷达成像,TN958
  11. 基于散射特性和空间相关特性的高分辨率SAR图像地物分类算法及系统实现,TN957.52
  12. 中间态引入量子干涉的多光子共振多波混频,O436.1
  13. 基于分布式InSAR的DEM生成算法研究,P225.1
  14. PSInSAR点目标提取及相位解缠技术研究,P225.1
  15. 基于合成孔径雷达的卫星自主定轨技术研究,V448.22
  16. 基于合成孔径雷达的卫星自主导航算法研究,V448.22
  17. 基于相干集的PolInSAR森林地区参数反演方法研究,TN958
  18. 基于扩展监督主题模型的高分辨率合成孔径雷达图像的分类与标注,TN957.52
  19. 机载ISAR对海面舰船成像算法研究及其硬件实现,TN957.52
  20. 地地导弹GPS/SAR/INS组合导航方法研究,TJ765
  21. 基于ISAR图像的舰船目标的特征提取与识别,U674.7

中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 电磁波测距和基线测量 > 无线电测距
© 2012 www.xueweilunwen.com