星载SAR干涉测量林分平均高估测研究

【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。

【关键词】：干涉SAR 相干 相位 相位解缠 数字高程模型 穿透深度 林分平均高
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2000
【分类号】：S758.54
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