專利名稱：基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及涉及微波遙感在森林領域中的應用，具體涉及一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法。
背景技術(shù)：
地形圖是國家經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和國家安全必不可少的基礎圖件，是基礎設施規(guī)劃、設計和施工及資源調(diào)查、開發(fā)所必須的基礎資料。森林覆蓋區(qū)域由于植被高度的影響，傳統(tǒng)遙感手段測繪的地形圖往往難以代表真實的地形圖。因此，如何快速，準確地獲取植被高度對于獲取高精度的數(shù)字地形模型非常重要。另外，植被高度作為森林冠層結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)之一，影響著植物群落動態(tài)和構(gòu)成以及邊界層的氣象和小氣候，是研究、監(jiān)測和管理森林資源的一個必不可少的信息來源，同時它還是森林蓄積量和森林地上生物量估計等生態(tài)系統(tǒng)模型的一個重要輸入?yún)?shù)。極化雷達干涉測量(PolarimetricSAR Interferometry,簡稱 POLInSAR)技術(shù)集成了極化信息對植被散射體的形狀、方位、介電特性敏感的優(yōu)點和InSAR對植被散射體的空間分布和高度敏感的優(yōu)勢，具備全天侯、全天時、觀測周期短、大范圍乃至全球尺度監(jiān)測植被高度的特點，在植被高測量領域體現(xiàn)出了巨大的潛力。目前主要的植被高反演算法有:1)直接高度差法；2)基于相干散射模型的非線性迭代法和三階段算法；3)類如旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Techniques,簡稱ESPRIT)等超分辨率方法。經(jīng)過大量的實驗驗證，三階段算法已經(jīng)被證明是目前機載和室內(nèi)極化干涉SAR數(shù)據(jù)(如EMSL數(shù)據(jù))植被高反演精度最高的方法，是目前最常用的POLInSAR植被高度反演算法。它包括復平面直線擬合、植被偏差消除和植被高估計三個階段，其反演精度主要受到地面相位估計誤差和純體相干性估計誤差的兩個關(guān)鍵問題的影響。因此，有必要設計一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，該基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法易于實施，應用廣泛。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，包括以下步驟:步驟1:對獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進行配準，獲得M個基線干涉對；步驟2:對M個基線干涉對進行極化干涉，獲得M*P (P為極化通道數(shù))個干涉條紋圖，并估計其對應的復相干性；(植被高度反演模型的觀測值是復相干性，所有前期處理(步驟I和2)是為了根據(jù)影像數(shù)據(jù)計算對應的相干性。然后利用步驟3中的反演模型和計算方法求得植被高度)對于配準后的主影像SI和輔影像 S2，復相干性計算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:對獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進行配準，獲得M個基線干涉對； 步驟2:對M個基線干涉對進行極化干涉，獲得M*P個干涉條紋圖，并估計其對應的復相干性；P為極化通道數(shù)； 對于配準后的主影像SI和輔影像S2，復相干性計算公式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在所述的步驟2中， 對于每個基線干涉對，利用Pauli基合成技術(shù)或極化相干最優(yōu)化技術(shù)生成Pauli極化或最優(yōu)極化組合方式共P個，進而總的干涉對擴展為M*P個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，所述的步驟3包括如下幾個子步驟: 步驟a:采用粗差探測的方法，剔除觀測誤差大于2倍中誤差的極化組合方式； 步驟b:建立復數(shù)域平差函數(shù)模型和隨機模型； 所述的函數(shù)模型為隨機地體二層相干散射模型(Random Volume Over Ground7RVOG),其表達式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在步驟I中，對M個干涉對相應的主、輔影像采用方位向和距離向頻譜濾波，分別消除多普勒中心不一致引起的多普勒去相關(guān)以及兩次成像入射角不同引起的基線幾何去相關(guān)；在步驟2中，利用不同基線條件下的衛(wèi)星軌道信息分別濾除相應干涉條紋圖中的平地相位分量，降低條紋頻率，從而有利于準確估計相干性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步驟c中，復數(shù)域最小二乘準則對應的表達式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步驟c的策略2)中，采用下式求解:
全文摘要
本發(fā)明涉及微波遙感在森林領域中的應用，公開了一種基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法，該方法將復數(shù)域平差理論與POLInSAR植被高反演的物理模型進行有機結(jié)合，包括以下步驟步驟1對獲取的N景全極化數(shù)據(jù)進行配準，獲得M個基線干涉對；步驟2對M個基線干涉對進行極化干涉，獲得M*P個干涉條紋圖，并估計其對應的復相干性；步驟3基于復數(shù)域平差計算，求得植被高hv。該基于復數(shù)域平差理論的POLInSAR植被高度反演方法原理直觀，易于編程實現(xiàn)和擴展，是一種穩(wěn)健可行的植被高反演算法，可以廣泛應用于POLInSAR技術(shù)測量大范圍區(qū)域乃至全球尺度植被高度。
文檔編號G01S7/48GK103235301SQ20131017760
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者朱建軍, 解清華, 付海強, 李志偉, 汪長城 申請人:中南大學