基于極化特征分析的衛(wèi)星SAR林火燃燒強(qiáng)度估計(jì)研究.pdf

1、林火是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要干擾因子，準(zhǔn)確地掌握林火信息對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、森林資源管理和碳循環(huán)研究都有重要意義。合成孔徑雷達(dá)(Synthetic aperture radar，SAR)后向散射信號(hào)中包含與植被結(jié)構(gòu)、生物量等直接相關(guān)的信息，而燃燒強(qiáng)度本質(zhì)上是由單位面積內(nèi)燃燒掉的林木和生物總量所決定的，這個(gè)量顯然與過火林地的結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。相比于光學(xué)和紅外遙感，SAR能提供關(guān)于林火的獨(dú)特信息?，F(xiàn)有SAR林火監(jiān)測方法絕大多數(shù)是基于單極化或

2、雙極化數(shù)據(jù)的后向散射強(qiáng)度進(jìn)行分析，僅能獲得地面場景在特定極化收發(fā)組合狀態(tài)下的目標(biāo)散射特性，所得到的信息量有限，沒有充分利用極化測量的優(yōu)勢(shì)。
　　本文以新一代星載全極化SAR Radarsat-2和ALOS PALSAR影像為數(shù)據(jù)源，從過火林地后向散射機(jī)制變化出發(fā)，充分利用極化測量的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行了基于極化特征分析的衛(wèi)星SAR林火燃燒強(qiáng)度估計(jì)研究，主要工作和貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　(1)闡述了因燃燒引起的林火干擾區(qū)散射機(jī)理變

3、化，并提出了與表征其變化相對(duì)應(yīng)的極化特征參數(shù)。詳細(xì)闡述了各種類型極化特征參數(shù)的原理及物理意義，為深入研究林火干擾區(qū)的散射特性奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)研究了林火干擾區(qū)的散射特性。深入分析了后向散射強(qiáng)度參數(shù)、去極化作用參數(shù)、極化散射機(jī)制變化參數(shù)等三種類型極化特征參數(shù)林火前后的散射特性變化，確定了最能反映林火前后燃燒強(qiáng)度變化的敏感性參數(shù)。
　　(3)對(duì)比了C、L波段SAR數(shù)據(jù)的林火監(jiān)測能力。通過對(duì)C、L波段同種類型極化特征參數(shù)的林

4、火敏感性進(jìn)行對(duì)比，分析了波長對(duì)林火燃燒強(qiáng)度監(jiān)測的影響。
　　(4)評(píng)估了局部入射角對(duì)雷達(dá)后向散射的影響。在分析影響極化SAR影像后向散射的因素的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)評(píng)估了局部入射角對(duì)雷達(dá)后向散射的影響，并給出了消除其影響的方法，為火后單一時(shí)相極化SAR燃燒強(qiáng)度估計(jì)模型建立提供基礎(chǔ)。
　　(5)構(gòu)建了極化SAR林火燃燒強(qiáng)度估計(jì)模型。針對(duì)存在林火前后時(shí)相和只存在火后單一時(shí)相極化SAR影像兩種情況，基于林火敏感性參數(shù)分別構(gòu)建了林火前后時(shí)相