水稻微波散射特性研究及参数反演.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目水稻微波散射特性研究及参数反演学科专业检测技术与自动化装置学号200911070116作者姓名贾明权指导教师童玲教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文水稻微波散射特性研究及参数反演（题名和副题名）贾明权（作者姓名）指导教师童玲教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业检测技术与自动化装置提交论文日期2013.09.15论文答辩日期201

2、3.12.02学位授予单位和日期电子科技大学2013年12月24日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONRICEMICROWAVESCATTERINGMECHANISMANDPARAMETERINVERSIONADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:DetectionTechnologyandAutomationDevicesAuthor:JiaMingquanAdvis

3、or:Prof.TongLingSchool:SchoolofAutomationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门

4、或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要雷达遥感具有全天候、全天时和地物穿透性的特点，适用于多云、多雾、多雨地区地物目标的快速、宏观、定量探测；但是，由于不同地物尤其是植被微波散射机理的复杂性和相关理论研究的滞后性，严重阻碍了雷达遥感巨大的应用潜力。近年来，随着星载SAR观测平台的迅速发展，为了更高效、精确地挖掘雷达遥感数据的应

5、用潜力，迫切需要研究地物的散射机理和参数定量反演算法。本论文以星载SAR和陆基散射计同步观测为数据基础，以正演、反演算法研究为理论依据，详细分析了水稻微波散射特性和参数敏感性，建立了水稻散射经验、半经验和理论散射模型，研究了以散射模型为基础的神经网络等反演算法，实现了SAR图像水稻覆盖区域制图和生物量反演。本论文的主要工作概括如下：（1）建立了具有不同频率、不同角度和不同极化测量能力的微波散射测量系统，研究了天线非平面波的近场散射效应和电磁波多路径叠加效应抑制技术，消除了收发天线间因通道不平衡和天线串扰带来的失真矩阵等误差。实现了充分的独立取样和定标

6、，确保了陆基散射计测量的精度。（2）完成了2010和2012年两个水稻季的8个不同生长期的散射测量实验。包括：C波段、全极化（HH、HV、VH和VV）和不同入射角（0°-90°）的后向散射系数测量；水稻生物量、高度、LAI、密度、叶片和茎杆参数、下垫面淹水或土壤参数等稻田参数的获取。以水稻生长参数实验数据为基础，建立了水稻生长模型，并对模型的有效性和合理性进行了验证；分析了水稻的散射特性，包括：不同生长期水稻入射角散射特征，水稻时域散射特征，以及水稻散射值与生长参数的相关性特征。（3）建立了水稻经验、半经验和理论微波后向散射模型。根据不同输入参数，提

7、出了多参数非线性建模的思路，建立了水稻的多生长参数经验模型。根据散射项的不同，分别建立了水稻的水云模型、改进的水云模型和简化MIMICS模型，并利用实测数据确立了模型的经验参数，对模型分析对比。根据蒙特卡洛方法建立水稻理论微波散射模型，针对水稻结构特征对模型进行了修正，并利用水稻生长模型提供的输出数据进行了仿真，对比模拟和实测数据，验证了模型的准确性。利用建立的理论模型分析了后向散射系数对水稻主要参数的灵敏性。（4）根据建立的水稻散射模型，发展了水稻参数经验、半经验和基于Monte-Carlo理论模型的神经网络反演算法，建立了分别针对单极化、双极化和

8、全V万方数据摘要极化的反演模型。利用水稻散射实验测量数据，分别确立了水稻经验反演模型和不同极化的半经验模型参