[发明专利]基于极化定向角补偿和水云模型的生物量反演方法

说明书

本发明涉及地上生物量反演技术领域，具体地说，涉及一种基于极化定向角补偿和水云模型的生物量反演方法，其包括以下步骤：(1)、通过极化定向角补偿生成协方差矩阵；(2)、进行Yamaguchi分解，得到表面散射、二面角散射、体散射和螺旋体散射四个分量；(3)、建立扩展极化水云模型；(4)、通过四个分量和扩展极化水云模型估测思茅松林地上生物量。本发明能够较高精度地估测森林地上生物量。

技术领域

本发明涉及地上生物量反演技术领域，具体地说，涉及一种基于极化定向角补偿和水云模型的生物量反演方法。

背景技术

森林约占陆地面积的30％，是陆地生态系统的主体，是地球生态系统最重要的维护者。森林生物量能够反映森林生态系统的状态和变化规律，准确地获取森林生物量时空分布信息是生态学和全球变化研究热点之一。星载合成孔径雷达(SAR)遥感在森林结构和生物物理参数反演中得到了广泛的应用。

电磁波穿过电离层引起极化平面法拉第旋转，使电磁波极化定向角产生偏移。极化定向角偏移影响微波散射特性和极化特征。已有研究发现由于电磁波极化椭圆极化定向角的偏移，SAR极化分解后的散射特征在机理上存在模糊性，如体散射高估和二面角散射低估。这种模糊性在森林参数反演时必然增加模型反演误差。目前没有文献探究极化定向角偏移补偿对森林地上生物量等森林参数反演的影响。

发明内容

本发明的内容是提供一种基于极化定向角补偿和水云模型的生物量反演方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的基于极化定向角补偿和水云模型的生物量反演方法，其包括以下步骤：

(1)、通过极化定向角补偿生成协方差矩阵；

(2)、进行Yamaguchi分解，得到表面散射、二面角散射、体散射和螺旋体散射四个分量；

(3)、建立扩展极化水云模型；

(4)、通过四个分量和扩展极化水云模型估测思茅松林地上生物量。

作为优选，步骤(1)中，具体包括以下步骤：

(1.1)建立法拉第旋转偏移引起的散射矩阵M，如下：

式中，M是具有法拉第旋转偏移的散射矩阵；S是不受法拉第旋转偏移影响的S散射矩阵，Ω是法拉第旋转角；

(1.2)采用酉变换将散射矩阵M变换到圆极化基下，得圆极化散射矩阵，如下：

式中，M_LL为左圆发射,左圆接收电磁波；M_LR为左圆发射,右圆接收电磁波；M_RL为右圆发射，左圆接收电磁波；M_RR为右圆发射，右圆接收电磁波；j为虚数；

(1.3)由圆极化散射矩阵获得法拉第旋转角Ω，公式如下：

式中，*为复共轭；arg()为相位取值函数；

(1.4)将法拉第旋转角Ω代入散射矩阵M中，就能得到不受法拉第旋转偏移影响的散射矩阵S，如下：

(1.5)由散射矩阵S得到极化定向角补偿后的协方差矩阵T，如下：

作为优选，步骤(2)中，对协方差矩阵T进行Yamaguchi分解，公式如下：