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《中国林业科学研究院》 2000年 硕士论文
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星载SAR干涉测量林分平均高估测研究

庞勇  
【摘要】:合成孔径雷达干涉测量技术(SAR interferometry,简称 InSAR) 是利用复型雷达数据中的雷达相位信息作为信息源提取地球表面三 维信息的技术。这一技术是近十余年间雷达对地观测技术的前沿,也 是遥感领域中的研究热点之一。近年来,国外将这一技术引入到林业 领域中,在森林制图上得到了较为广泛地应用,目前集中在对林分高 估测的研究。本文即主要针对雷达干涉测量技术的优势和林分的特 点,对用雷达干涉测量技术估测林分高进行了研究。 本文首先简要回顾了干涉雷达的发展历史及其在林业上的应用, 分析了其现存问题及发展趋势,介绍了不同模式干涉技术的原理,阐 述了InSAR处理的技术流程及关键的技术环节(运动补偿、复图像 配准、基线估计、干涉纹图去平、相位解缠等),对InSAR处理中的 难点——相位解缠的几种常用算法进行了比较,接着设计了用雷达干 涉测量技术估测林分高的方法,建立了微波对树冠的穿透模型,最后 利用大兴安岭加格达奇地区的SIR-CL波段和 C波段数据进行了干涉 处理和林分高估测,并结合在大兴安岭林业科研站获取的外业数据进 行了分析。主要结果如下: (1)在微机上实现了干涉雷达处理的全部流程,可对现有的星载 SAR复图像对(包括:ERS-l/2、SIR-C、RADARSAT-l、JERS-l) 进行干涉处理。 (2)雷达干涉处理技术有用于有效林分高估测的潜力。林分高 信息在干涉处理生成的地表高程图上能够反映出来。且对林相整齐的 林分而言,短波长能更好地估计有效林分高。而对于林相较差,林冠 结构变化大的林分,长波长能取得更稳定的结果。 (3)微波对林冠穿透深度的补偿。微波对植被有一定的穿透性, 通过千涉测量技术仅能估测到林分未被穿透部分的高度。要估测林分 高,对林冠穿透深度的补偿是必要的。微波对林冠的穿透深度与林木 各组分的介电常数、体积占空比、空间分布以及雷达入射角、波长密 切相关。 N)目前仅有“直接与林中采伐迹地、林缘裸地作差分”的方 法可用于有效林分高的估测。由于干涉测量得到的高程值受控制点 (通常来源于地形图)精度的影响,限制了“直接与其他来源DEM 作差分法”的使用。 (5)用雷达干涉处理技术估测林分高距离实际应用尚有一段距 离。根据《国家林业局森林资源清查技术规程》的规定,林分高的测 定精度应在90%以上。而用雷达干涉测量技术仅能得到有效林分高, 且短波长林相不整齐时还很不稳定;对穿透深度的补偿很大程度上依 赖于模型输入参数,而目前模型的输入参数的测定还很缺乏。这些都 限制了将这一技术应用于实际。 (6)雷达干涉处理技术可用于林分高生长的监测。由于用雷达 干涉测量技术可以得到有效林分高,因而用多年间隔期的干涉数据可 以监测林分高在间隔期内的生长量。


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