專(zhuān)利名稱：基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及微波遙感在森林領(lǐng)域中的應(yīng)用，具體涉及一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法。
背景技術(shù)：
地形圖是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全必不可少的基礎(chǔ)圖件，是基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工及資源調(diào)查、開(kāi)發(fā)所必須的基礎(chǔ)資料。森林覆蓋區(qū)域由于植被高度的影響，傳統(tǒng)遙感手段測(cè)繪的地形圖往往難以代表真實(shí)的地形圖。因此，如何快速，準(zhǔn)確地獲取植被高度對(duì)于獲取高精度的數(shù)字地形模型非常重要。另外，植被高度作為森林冠層結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)之一，影響著植物群落動(dòng)態(tài)和構(gòu)成以及邊界層的氣象和小氣候，是研究、監(jiān)測(cè)和管理森林資源的一個(gè)必不可少的信息來(lái)源，同時(shí)它還是森林蓄積量和森林地上生物量估計(jì)等生態(tài)系統(tǒng)模型的一個(gè)重要輸入?yún)?shù)。極化雷達(dá)干涉測(cè)量(PolarimetricSAR Interferometry,簡(jiǎn)稱 POLInSAR)技術(shù)集成了極化信息對(duì)植被散射體的形狀、方位、介電特性敏感的優(yōu)點(diǎn)和InSAR對(duì)植被散射體的空間分布和高度敏感的優(yōu)勢(shì)，具備全天侯、全天時(shí)、觀測(cè)周期短、大范圍乃至全球尺度監(jiān)測(cè)植被高度的特點(diǎn)，在植被高測(cè)量領(lǐng)域體現(xiàn)出了巨大的潛力。目前主要的植被高反演算法有:1)直接高度差法；2)基于相干散射模型的非線性迭代法和三階段算法；3)類(lèi)如旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Techniques,簡(jiǎn)稱ESPRIT)等超分辨率方法。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，三階段算法已經(jīng)被證明是目前機(jī)載和室內(nèi)極化干涉SAR數(shù)據(jù)(如EMSL數(shù)據(jù))植被高反演精度最高的方法，是目前最常用的POLInSAR植被高度反演算法。它包括復(fù)平面直線擬合、植被偏差消除和植被高估計(jì)三個(gè)階段，其反演精度主要受到地面相位估計(jì)誤差和純體相干性估計(jì)誤差的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的影響。因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，該基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法易于實(shí)施，應(yīng)用廣泛。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，包括以下步驟:步驟1:對(duì)獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得M個(gè)基線干涉對(duì)；步驟2:對(duì)M個(gè)基線干涉對(duì)進(jìn)行極化干涉，獲得M*P (P為極化通道數(shù))個(gè)干涉條紋圖，并估計(jì)其對(duì)應(yīng)的復(fù)相干性；(植被高度反演模型的觀測(cè)值是復(fù)相干性，所有前期處理(步驟I和2)是為了根據(jù)影像數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的相干性。然后利用步驟3中的反演模型和計(jì)算方法求得植被高度)對(duì)于配準(zhǔn)后的主影像SI和輔影像 S2，復(fù)相干性計(jì)算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:對(duì)獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得M個(gè)基線干涉對(duì)； 步驟2:對(duì)M個(gè)基線干涉對(duì)進(jìn)行極化干涉，獲得M*P個(gè)干涉條紋圖，并估計(jì)其對(duì)應(yīng)的復(fù)相干性；P為極化通道數(shù)； 對(duì)于配準(zhǔn)后的主影像SI和輔影像S2，復(fù)相干性計(jì)算公式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在所述的步驟2中， 對(duì)于每個(gè)基線干涉對(duì)，利用Pauli基合成技術(shù)或極化相干最優(yōu)化技術(shù)生成Pauli極化或最優(yōu)極化組合方式共P個(gè)，進(jìn)而總的干涉對(duì)擴(kuò)展為M*P個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，所述的步驟3包括如下幾個(gè)子步驟: 步驟a:采用粗差探測(cè)的方法，剔除觀測(cè)誤差大于2倍中誤差的極化組合方式； 步驟b:建立復(fù)數(shù)域平差函數(shù)模型和隨機(jī)模型； 所述的函數(shù)模型為隨機(jī)地體二層相干散射模型(Random Volume Over Ground7RVOG),其表達(dá)式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在步驟I中，對(duì)M個(gè)干涉對(duì)相應(yīng)的主、輔影像采用方位向和距離向頻譜濾波，分別消除多普勒中心不一致引起的多普勒去相關(guān)以及兩次成像入射角不同引起的基線幾何去相關(guān)；在步驟2中，利用不同基線條件下的衛(wèi)星軌道信息分別濾除相應(yīng)干涉條紋圖中的平地相位分量，降低條紋頻率，從而有利于準(zhǔn)確估計(jì)相干性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步驟c中，復(fù)數(shù)域最小二乘準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)的表達(dá)式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步驟c的策略2)中，采用下式求解:
全文摘要
本發(fā)明涉及微波遙感在森林領(lǐng)域中的應(yīng)用，公開(kāi)了一種基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，該方法將復(fù)數(shù)域平差理論與POLInSAR植被高反演的物理模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，包括以下步驟步驟1對(duì)獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得M個(gè)基線干涉對(duì)；步驟2對(duì)M個(gè)基線干涉對(duì)進(jìn)行極化干涉，獲得M*P個(gè)干涉條紋圖，并估計(jì)其對(duì)應(yīng)的復(fù)相干性；步驟3基于復(fù)數(shù)域平差計(jì)算，求得植被高h(yuǎn)v。該基于復(fù)數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法原理直觀，易于編程實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展，是一種穩(wěn)健可行的植被高反演算法，可以廣泛應(yīng)用于POLInSAR技術(shù)測(cè)量大范圍區(qū)域乃至全球尺度植被高度。
文檔編號(hào)G01S7/48GK103235301SQ20131017760
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者朱建軍, 解清華, 付海強(qiáng), 李志偉, 汪長(zhǎng)城 申請(qǐng)人:中南大學(xué)