基于极化特征分析的卫星SAR林火燃烧强度估计研究

发布时间：2020-08-05 16:42

【摘要】：林火是森林生态系统的重要干扰因子,准确地掌握林火信息对于森林生态系统的保护、森林资源管理和碳循环研究都有重要意义。合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)后向散射信号中包含与植被结构、生物量等直接相关的信息,而燃烧强度本质上是由单位面积内燃烧掉的林木和生物总量所决定的,这个量显然与过火林地的结构特征密切相关。相比于光学和红外遥感,SAR能提供关于林火的独特信息。现有SAR林火监测方法绝大多数是基于单极化或双极化数据的后向散射强度进行分析,仅能获得地面场景在特定极化收发组合状态下的目标散射特性,所得到的信息量有限,没有充分利用极化测量的优势。本文以新一代星载全极化SAR Radarsat-2和ALOS PALSAR影像为数据源,从过火林地后向散射机制变化出发,充分利用极化测量的优势,进行了基于极化特征分析的卫星SAR林火燃烧强度估计研究,主要工作和贡献体现在以下几个方面:(1)阐述了因燃烧引起的林火干扰区散射机理变化,并提出了与表征其变化相对应的极化特征参数。详细阐述了各种类型极化特征参数的原理及物理意义,为深入研究林火干扰区的散射特性奠定了基础。(2)研究了林火干扰区的散射特性。深入分析了后向散射强度参数、去极化作用参数、极化散射机制变化参数等三种类型极化特征参数林火前后的散射特性变化,确定了最能反映林火前后燃烧强度变化的敏感性参数。(3)对比了C、L波段SAR数据的林火监测能力。通过对C、L波段同种类型极化特征参数的林火敏感性进行对比,分析了波长对林火燃烧强度监测的影响。(4)评估了局部入射角对雷达后向散射的影响。在分析影响极化SAR影像后向散射的因素的基础上,重点评估了局部入射角对雷达后向散射的影响,并给出了消除其影响的方法,为火后单一时相极化SAR燃烧强度估计模型建立提供基础。(5)构建了极化SAR林火燃烧强度估计模型。针对存在林火前后时相和只存在火后单一时相极化SAR影像两种情况,基于林火敏感性参数分别构建了林火前后时相和火后单一时相极化SAR燃烧强度估计模型,取得了较高精度的燃烧强度估计结果。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN957.52;S762
【图文】：

极化电磁波

林火前后雷达信号传播示意图

Pauli分解各个分量图像

【参考文献】

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本文编号：2781757