森林的电磁波散射特性研究

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1、宣臻交硕士学位论文癣乞≯一森林的电磁波散射特性研究ResearchontheElectromagneticWaveScatteringCharacteristicsoftheForest作者：王丁玉导师：王均宏北京交通大学2013年3月户／聊∥／学僦姗撇用授权书I㈣黜本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：王

2、丁互＼签字日期：刎多年3月，多日中图分类号：TN929UDC：537．8学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文森林的电磁波散射特性研究ResearchontheElectromagneticWaveScatteringCharacteristicsoftheForest作者姓名：王丁玉导师姓名：王均宏学位类别：工学学号：10120056职称：教授学位级别：硕士学科专业：电磁场与微波技术研究方向：电磁辐射与散射北京交通大学2013年3月致谢在我的导师王均宏教授的悉心指导下，我完成了本论文的研究工作。在此期间，王均宏教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影

3、响。我由衷的感激三年来王均宏老师对我的关心和指导。在科研工作中，王教授在百忙之中也会抽出时间对我论文的进展情况进行沟通了解，并及时地对我遇到的问题给予耐心的指导和无私的帮助。王均宏教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见。同时，在日常的学习和生活中，无论遇到什么困难，老师都是我们坚实的后盾和慈爱的长者，给予我们很多关心和鼓舞，在此向王均宏老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，感谢陈美娥、张展两位老师对实验室的细心管理，为我们提供了良好的学习环境和氛围，感谢李铮师兄、张冲师姐、徐唯伟师姐以及张捷俊、李大伟、王显刚、郭骁然、杨智丽等同学对我论文中的研究工作给予的热情帮

4、助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母，他们的理解和支持是我前进的动力，使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要电磁波与地表物体之间的相互作用机制，是微波遥感和空间监测应用研究中非常重要的课题。植被作为地表媒质中不可或缺的一部分，能够将来自空间和周围发射源的电磁波重新散射出去，形成散射光斑，可被空间的遥感和监测系统接收并处理成图像。因此对植被散射特性的研究对微波遥感和空间电磁波谱监测有着极为重要的意义。而自然界中的植被种类及形态千差万别，其介质参数更是差异甚大，要想通过一个通用模型来模拟是不可能的。因此，本文从典型情况入手，以微波低端遥感和通信频段空间(星载或机载)频谱

5、监测为应用背景，对森林的电磁波散射特性进行了较深入研究。本文以通信中典型的900MHz频段电磁波为主要的入射波源，研究在不同入射角度的平面波照射下，几种森林植被模型的散射情况。主要研究内容和创新工作有：1．建立了均匀平面分层结构的森林模型并研究了其散射特性。通过采用不同的等效介电常数，将一片森林分成由上而下的十一层。根据每一层物质种类以及分布密度的不同，算出其等效介电常数。然后采用FDTD方法对森林模型进行仿真计算，得到森林表面的近场分布，再由近远场转换得出面积大小不同的森林的散射方向图。2．建立了以单颗树木为单元的周期性森林模型，并研究了其散射特性。将单棵树木模型进行周期性重复，

6、可以构成一片面积可变的森林模型。本文选取不同的树木参数进行周期性重复，构成了四种森林模型并分别对其进行了FDTD仿真计算。通过分析对比其结果，证明了模型的有效性以及计算结果的准确性。3．对存在雪覆盖情况下的森林的散射特性进行了仿真计算，分析了以雪为代表的环境因素对森林散射特性的影响。与之前无雪的模型对比，森林在各个方向上的散射值都有增大的趋势。关键词：电磁散射；森林植被；FDTD；微波遥感；频谱监测分类号：TN929ABSTRACTTheinteractionmechanismbetweenelectromagneticwavesandobjectsonthesurtaceofea

7、rthisaveryImportantresearchtopicinmicrowaveremotesensingandspacemonitoring．Asallindispensablepartofsurfaceobjects，vegetationiscapableofscatteringelectromagneticwaveswhichcomefromspaceandsurroundingemissionsources·Andthescatteredflarecal