基于envisat+asar的水稻参数反演和面积测算研究

《基于envisat+asar的水稻参数反演和面积测算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号UDC编号中国科学院研究生院博士学位论文基王E丛y!曼△墨△＆△基数丞整叁数厘渲塑耍赵型篡硒塞指导教师签国渲堑塞虽生冒越堂瞳堡盛廑囝班塞匮申请学位级别堡堂熊±学科专业名称垫圈堂皇地理篮皇丕缠论文提交13期至QQ量生!!且论文答辩日期至QQ量生12月培养单位史国科堂暄堡蹙廑用巫塞匮——学位授予单位主垦科堂院班究生隆答辩委员会主席摘要水稻址人炎J谴1：。腰的粮食求源．1tl：界人r]的增K和经济的发展需爱’’个有效的水稻K辨监测和估』“系统，从

2、_，

3、讨旨导水稻的生产：，合理配置资源，I圈此时水稻进行准确的长辨jl{i测、mj枞测算椰估产就具有重人意义。山

4、于水稻的生长期内多云阿天气，比较雕以获取足够的光学影像来监测整个水稻生长周期，所以水稻是最适合于用合成孔径雷达(SAR)传感器监测的农作物之一。SAR获取的后向敞劓信号与水干舀的生【丈状况密切斗u关，包括高度、密度、生物挝和结构特征，1『I』这些参数随不同的生长阶段而有交化。水稻生长在水淹的环境中，水面的后向散射可以忽略不计，这种作用使得水稻植株自身信息在雷达影像上的反映得以增强，几乎所有的信号都来自水稻本身。从上面几个方面可以说明，用SAR监测水稻是十分可行的。在不同的生长阶段，农作物的生长状况如高度、结构、水分含量、生物量等都有所不同，这些因素都会影响雷

5、达回波信号。而且对于不同的作物类型，作物参数与雷达信号的相关关系也有所不同，实验发现水稻的后向散射系数与植株高度、生物量等有一定的函数关系，通过这种关系可以实现水稻参数的估计。另外，雷达参数，如波}，、入射角、极化也会影莉雷达接收到的后向散射信号。总体柬卅，2、6㈨1激K范⋯的波段J

6、if通合作物机搬的探洲，⋯为存这螳波K+hf况Fm达波能穿透作物植被，体散射占主导地位，F层土壤的表面散射影响不大。另外一个影响植被的雷达后向散射信号的因素是极化，同极化(HH或VV)比交叉极化(HV或VH)穿透植被的能力更强。根据水稻的植株特征，工作在C波段(波长是5，6cm

7、)的ENVlSATASARAPP数据是目前用来监测水稻的最佳选择。本研究中，在一个水稻生长周期中，获取了多时相的ENVISATASAR的APModc(AlternatingPolarizationMode)数据，并同步测量了水稻的各种参数。酋先提出了水稻的雷达后向散射模型，并模拟了水稻生长周期内的后向散射系数序列值；刈获取的ASAR数扼分析，得出ASAR与模拟值具有相似的变化趋势，利用模拟值对多时相ASAR数据进行入射角归一化，得出反演水稻参数的回归方程；用模型模拟多种水稻生长情况的雷达后向敝刺系数数据库，建立了反演水稻参数的查找表；最后根掘多时相的ASAR

8、数据，提出了三种水稻面积测绘的多时相和多极化组合方法。本论文的主要研究内容包括：1．改进Sun等的森林连续冠层模型，发展了适合水稻的雷达后向散射模型，并采用Matrix．doubling方法计算HV极化的后向散射系数。将实测水稻参数作为模型输入参数模拟水稻生长周期内的后向散射系数序列值，分析水稻参数‘j模拟后向散射系数的关系，以及模拟值与时制、入射角、极化的关系。2．对获取的多时相ASAR数据进行一系列处理分析，发现提取的水稻后向散射系数与模型模拟结果具有相似的变化趋势。但由于这一时间序列的ASAR影像包含了多种入射角的情况，不能直接用来监测水稻。所以根据模

9、型模拟结果与入射角的关系来进行ASAR数据的入射角归一化，得到相同入射角情况下的雷达后向散射系数。接着采用回归方程法进行水稻参数的反演。这就是水稻参数反演的第一种方法——角度归一化与回归方程算法。3．逐步改变水稻的各种生长参数．从而改变水稻的高度和生物量特征，模拟了多种情况下的雷达后向散射系数数据库，将模拟结果作为查找表，建立反演水稻参数的第二种方法——套找表算法。4．J：l：J_fof究-”秋取的多时相雷达数据提出了三种进行水稻而秘测绘的算法，即三时棚似彩色食成法、两时蛔变化指数法和HH／HV极化比法。选择合适的数据获取时州，这三利t方法都能实现精确的水稻

10、面积识别，为进一步的估产提供依据。论丈-1i作巾取得们创新性成果有：1．在原有森林模型的基础上，改进发展了适合水稻的雷达后向散射模型，交叉极化Hv的后向散刺计算采用Matrix-doubling方法，加入了多次散射的贡献。2．提出了根据水稻生长周期内模型模拟后向散射系数随入射角的变化趋势，将多时相的ASAR数据进行角度归一化到相同入射角的方法。3．通过逐步改变植株高度、叶片尺寸、稻秆尺寸等参数来达到逐步改变生物节的¨的．进～一步模拟了多种水稻生长参数情况下的模拟后向散射系数数谢库，建：立查找表。4．提出了三时相ASAR影像假彩色合成法、两时相变化指数法、极化

11、比法进行水稻面积测绘的方法，并分析指出了最佳的影像时