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双频雷达后向散射和相干性分析及土地利用覆盖分类应用

肖伟山  
【摘要】:主动式合成孔径雷达(SAR)由于具有全天时、全天候的数据获取能力,在多云雨地区有着巨大的应用潜力。随着不同极化方式、不同波段SAR数据的不断丰富,有必要对不同波段、不同极化下的SAR数据的特性和应用潜力进行对比分析,以便综合利用不同波段、不同极化SAR数据的优点开展具体的应用。 本文以多云雨天气的福建省福州地区为研究区域,对C波段的ERS1/2SAR、ENVISAT ASAR和L波段的ALOS PALSAR传感器获取的SAR数据进行强度图像处理和相位信息干涉处理,分析和对比福州地区典型地物在C、L频段SAR的后向散射信息和干涉相干信息,并应用于土地利用/覆盖分类。主要的研究内容包括: 1)SAR强度图像处理和InSAR干涉处理研究。SAR强度图像处理过程包括数据提取、生成后向散射强度图、图像匹配、多视处理、辐射定标、几何校正、多通道滤波、地理编码等;InSAR处理过程包括SLC数据读取、复图像精配准、干涉图生成、基线估计、平地效应去除、干涉相干性估计、地理编码等。(1)在多视处理时分析了不同数量的视数处理为一个分辨单元的差异;(2)利用地形自动匹配技术结合DEM数据进行几何校正,提高校正精度;(3)基于亚像元尺度的图像精匹配,生成的干涉相干图质量更好;(4)分析多个尺度下的相干效果,得到效果理想的干涉图。 2)C波段和L波段后向散射特性和相干性分析。结合福州地区多个时期获取的C和L波段的SAR数据,分析表面粗糙度、地物结构、环境影响、波长特性等影响地物后向散射的参数,对比分析研究区水域、居民地、林地、水田、其它用地等在C和L波段的后向散射特性和相干性的相同和不同点。分析发现,随着时相的变化,(1)水域在C波段和L波段相干系数稳定,其后向散射值在C波段随水面粗糙度变化,在L波段则比较稳定;(2)居民地的后向散射值和相干系数值在各类地物中最高;(3)林地的后向散射值和相干系数值在C波段各时相下均小于L波段;(4)在水稻生长季节,随时相变化,水田后向散射值和相干系数值变化最大。 3)C和L波段土地利用/覆盖分类对比。基于C和L波段后向散射和干涉特性的异同点,利用ERS1/2SAR、ASAR和PALSAR的强度和相干性图像进行土地利用/覆盖分类。分类结果表明,L波段提取居民地、林地、水域、旱地和草地的效果较C波段好;在水稻生长季节,C、L波段数据都可以利用水稻不同生长阶段的后向散射强度值和相干系数的差异,较好地进行水稻田的提取。


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