机载x-波段双天线干涉sar森林结构参数估测方法

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1、分类号S771.8密级公开UDC学位论文机载X-波段双天线干涉SAR森林结构参数估测方法ForestStructureParametersEstimationBasedonAirborneX-BandSingle-passInSARData冯琦指导教师姓名李增元研究员申请学位级别博士专业名称森林经理学研究方向遥感技术与应用论文提交日期2015年5月论文答辩日期2015年6月学位授予日期2015年7月答辩委员会主席曾琪明评阅人北京·中国林业科学研究院学位论文机载X-波段双天线干涉SAR森林结构参数估测方法学位论文作者冯琦指导教师姓名李增元研究员指导小组成员陈尔学研究员申请学位级别博士专业

2、名称森林经理学研究方向遥感技术与应用论文答辩日期2015年6月17日中国·北京DissertationfortheDegreeForestStructureParametersEstimationBasedonAirborneX-BandSingle-passInSARDataCandidate:FengQiSupervisor:LiZengyuanAssociateSupervisorChenErxueAcademicDegreeAppliedfor:PhDSpeciality:ForestManagementDateofDefence:2015/06/17Degree-confer

3、ring-institution:ChineseAcademyofForestry独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成，论文中不包果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外含其他人已经发表。尽我所知或撰写过的研究成果，也不包含为获得本研究生培养单位或其它教育机构的学位或证书一而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；曰期：ａ／佐／月呼曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国林业科学研巧院有关保留、使用学位论文的规定，中保留并向国家

4、有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论，圍林业科学研巧院有权文被查阅和借阅。本人授权中国林业科学研巧院可将学位论文的全部或部分内容编入、、汇编学位论文。有关数据库进行检索，可臥采用影印缩印或扫描等复制手段保存■（保密的学位论文在解密后适用本授权书）、：学位论文作者签名：、１成导师签名年月作曰＾＾年月曰減＾（！摘要森林树高与森林地上生物量（AboveGroundBiomass，AGB）作为森林重要的结构参数，其精确测量对于森林生产经营活动，研究全球气候变化和全球碳循环，分析森林在碳储存和水气变化等方面的作用具有重要的意义。合成孔径雷达（Synthet

5、icApertureRadar，SAR）数据已成为估测森林结构参数的重要数据源，按波长区分，可分为长波长SAR和短波长SAR。以往的研究中利用长波长SAR估测森林参数得到了较好的结果，同时也表明了短波长SAR具有估测森林参数的潜力。短波长SAR具有穿透力弱，容易与冠层发生散射的特点，其优势在于能够反映冠层信息；其弱势在于无法探测林下地表相位，不利于森林树高的估测，并且难以与森林AGB的主体—树干发生作用，不利于森林AGB的估测。鉴于利用X-波段估测森林参数存在的问题，本文将利用多个观测角度的机载X-波段双天线InSAR数据研究了森林树高以及森林AGB的估测方法。主要研究内容分为以下几个

6、方面：1）X-波段对森林的穿透深度与观测角度的关系X-波段由于穿透力弱对获取冠层相位中心有独特的优势，但难以获取林下地面相位，鉴于此，本文研究了森林树高差分估测方法，利用InSAR获取的数字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM）与机载激光雷达（LightDetectionAndRanging，LiDAR）获取的高精度数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）进行差分估测森林树高，并利用LiDAR获取的冠层高度模型（CHM）对估测结果进行了精度检验，验证结果显示R2最高为0.82，均方根误差（RootMeanSquareError，RMSE）最

7、低为1.1m。对各个观测角度的估测树高的差异进行分析发现，相位中心的高度受入射角的影响，入射角越大，相位中心相对较高，入射角越小，相位中心相对较低。研究结果表明，虽然X-波段穿透力弱，但对于本实验区相对较稀疏，树高较低的森林，仍表现出一定的穿透性，其相位中心低于冠层高度。并且由于X-波段穿透力弱容易发生散射作用，对森林结构敏感，以不同的角度观测，与微波发生作用的森林结构存在差异，其穿透深度随入射角的增大而减小。2）无高精度DEM辅助下的相干系数