植被散射的蒙特卡罗模拟及其在低掠角散射中应用.pdf

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1、第1期电子学报VoI.32No.12004年1月ACTAELECTRONICASINICAJan.2004植被散射的蒙特卡罗模拟及其在低掠角散射中应用张民，吴振森，宋月霞（西安电子科技大学理学院，陕西西安710071）摘要：本文提出利用蒙特卡罗算法研究植被散射及其低掠角散射特性.根据双层植被的散射模型，考虑到植被层内各散射体场的相干和多径效应，利用蒙特卡罗算法模拟随机分布和簇规则分布植被的低掠角散射系数，适当解释植被散射的后向增强和掠射特性.关键词：植被；蒙特卡罗算法；低掠角；散射系数中图分类号：TN011文献标识码

2、：A文章编号：0372-2112（2004）01-0143-04MonteCarloSimulationoftheVegetationScatteringandltsApplicationstoGrazinglncidenceZHANGMin，WUZhen-sen，SONGYue-xia（SchoolofScience，XidianUniuersity，Xi’an，Shaanxi710071，China）Abstract：TheMonteCarIomethodisappIiedtostudythevegetation

3、scatteringanditsIow-grazingcharacteristic.Basedonthetwo-IayermodeI，takingintoaccountofthecoherentandmuItipatheffectsfromdifferentscatterers，Monte-CarIomethodisappIiedtosimuIatetheIow-grazingscatteringcoefficientfromthevegetationwhichisdistributedrandomIyorcIust

4、eredrespectiveIy.TheresuItsareappropriateIyusedtoexpIainthebackscatteringenhancementandtheIow-grazingscatteringofthevegetation.Keywords：vegetation；MonteCarIomethod；Iow-grazing；scatteringcoefficient罗算法模拟随机分布和簇分布植被的单、双站散射系数，模拟!引言中直接对各散射体及体面相互作用的散射场进行相位叠加，植被背景的散射和

5、传播特征一直是微波遥感中十分感兴进而可以研究相干散射效应和多径效应，通过与矢量辐射输趣的课题之一，它在无线通信、电波传播、以及雷达探测中具运理论和实测结果对比，说明算法的有效性，并适当解释植被有重要的作用.近年来，许多学者在这方面开展了大量的研散射的后向增强效应和低掠角散射特性.究，随着研究的深入，目前，人们更感兴趣的是低掠角情况下"植被散射的蒙特卡罗模拟地物背景的散射特性，但是，由于低掠角实验测量限制性和研究的进展，这方面还很少有公开发表的文章［1，2］，十分迫切需"#!散射模型要进行相应的电磁理论建模和特征分析.

6、众所周知，矢量辐射双层植被散射模型结构示意如图1所示，根据蒙特卡罗输运理论（VRT）是研究植被散射中的一个有效和广泛使用的方法，散射模型可描述为：一束平面波（光子）照射到一定体积方法，VRT方程的零阶及一阶迭代解，形式简单，实现起来很的散射体上，这束波在一个自由程的距离上碰到一个具有随容易，但是，由于VRT方法是从能量的角度出发，采用的是辐射强度的叠加，因此不能揭示出随机介质中电磁波的相干散射效应，对低掠角散射不能很好解释测量结果.随着计算机技术的发展，大量的计算已不成问题，使得蒙特卡罗计算机模拟技术成为解决复杂问题

7、的有效方法之一，这种方法作为处理辐射问题的一种数值方法把电磁波与离散散射体的相互作用的多体问题看作是光子与散射体的连续碰撞的链式问题，通过控制统计条件可对离散体的几何形状、空间分布作较真实的描述，可以考虑多次散射并获得相干散射场，适合于低掠角散射特性的研究.本文针对双层植被的散射模型，利用蒙特卡图1植被双层散射模型示意收稿日期：2002-10-06；修回日期：2003-04-16基金项目：国家部委重点实验室基金（No.51477080101DZ0102）；国防预研项目（No.413030302）144电子学报2004

8、年机取向和分布的植被散射体，被按一定概率散射到一个随机相应地，植被层的双站散射系数定义为的方向上，并在沿这个方向的自由程上进行下一次碰撞直到4!r〈2ES2〉pOp（geS，iS；ei，ii）=Iimi2（7）能量消耗贻尽或被散射出散射体，统计所有散射体在指定方r$AcoseiEg向的散射场分量即可.植被层可模拟为高度为i的离散随机其中