本文關(guān)鍵詞：基于SAR影像反演山區(qū)森林郁閉度的方法研究

  更多相關(guān)文章： ENVISAT ASAR 山區(qū)森林 郁閉度 統(tǒng)計(jì)模型 KARAM模型

【摘要】：遙感技術(shù)的發(fā)展及光學(xué)、熱紅外和微波等大量不同衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的應(yīng)用,為森林郁閉度尤其是大區(qū)域尺度上的估測(cè)提供了經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、快捷的新途徑。目前光學(xué)遙感影像應(yīng)用于森林郁閉度的估測(cè)方面,已形成了多種統(tǒng)計(jì)模型和物理模型,但目前常用的森林郁閉度估算大多是利用植被的可見光光譜信息。隨著近年來合成孔徑雷達(dá)(SAR)技術(shù)的迅速發(fā)展,由于它是一種不受氣候影響的主動(dòng)微波遙感方式,具有穿透云、雨、霧全天時(shí)對(duì)地觀測(cè)的特征,因此利用不同極化特征的SAR影像進(jìn)行森林參數(shù)的定量反演具有重要的應(yīng)用前景。 本文使用ENVISAT ASAR數(shù)據(jù)和Google高分影像對(duì)山區(qū)森林郁閉度的估測(cè)開展了深入研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面： (1)開展了龍門山茂縣地區(qū)Envisat ASAR衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理,針對(duì)研究區(qū)域地處西南山區(qū)高地形起伏的實(shí)際情況,對(duì)影像進(jìn)行掩膜處理,結(jié)合Google高分辨率光學(xué)影像,對(duì)SAR影像非疊掩和非陰影區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了森林郁閉度樣本的提取。 (2)將由Google高分辨率光學(xué)影像提取的森林郁閉度樣本作為觀測(cè)值與SAR影像的后向散射系數(shù)構(gòu)建關(guān)系方程,考慮到研究區(qū)為地形起伏變化較大的山區(qū),地形因素及雷達(dá)入射角對(duì)地物的后向散射特征可能會(huì)造成影響,采用逐步回歸分析方法,把地形因素和后向散射系數(shù)一同作為自變量因子與郁閉度構(gòu)建統(tǒng)計(jì)模型,利用交叉驗(yàn)證法進(jìn)行精度評(píng)價(jià),從而得到估測(cè)精度最好的統(tǒng)計(jì)模型。 (3)利用C#語(yǔ)言開發(fā)實(shí)現(xiàn)了基于KARAM模型模擬森林冠層直接散射值和基于影像后向散射系數(shù)反演森林郁閉度的功能模塊,應(yīng)用該模塊實(shí)現(xiàn)了森林郁閉度樣本冠層直接散射系數(shù)的模擬,以及基于影像實(shí)際散射值的郁閉度反演,并分別與樣本郁閉度間的關(guān)系進(jìn)行了分析。 通過研究,本文得到如下主要結(jié)論： (1)在郁閉度大于0.4時(shí),多個(gè)雷達(dá)極化特征都與郁閉度之間存在較好的線性或非線性關(guān)系,其中HH極化和HV/HH極化比與郁閉度間的相關(guān)性要好于HV極化。 (2)地形因素和雷達(dá)入射角對(duì)HH極化與郁閉度間的關(guān)系沒有顯著影響,而雷達(dá)入射角對(duì)于HV極化和HV/HH極化比與郁閉度間的關(guān)系產(chǎn)生了一定程度的影響。文中以HH極化和HV/HH極化比為自變量參數(shù),分別與郁閉度建立線性和指數(shù)回歸方程,并利用留一法交叉驗(yàn)證法對(duì)所建立的模型進(jìn)行精度評(píng)價(jià),結(jié)果表明,HH極化指數(shù)回歸方程的模型精度最高(R=0.79627, RMSEP=0.03602)。而當(dāng)郁閉度小于0.4時(shí),影像后向散射系數(shù)與郁閉度的相關(guān)性很差。 (3)基于KARAM散射模型模擬系統(tǒng)計(jì)算得到的森林冠層直接后向散射系數(shù)與郁閉度之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性,其指數(shù)回歸方程的擬合精度最優(yōu),決定系數(shù)值達(dá)到了0.74706。采用建立郁閉度與其它因素散射值間的統(tǒng)計(jì)模型來間接得到冠層的直接后向散射,進(jìn)而反演出森林樣本的郁閉度。結(jié)果表明,利用該方法計(jì)算得到的郁閉度估測(cè)值接近于郁閉度觀測(cè)值(RMSE=0.0561),且兩者之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性(R=0.7155)。
【關(guān)鍵詞】：ENVISAT ASAR 山區(qū)森林 郁閉度 統(tǒng)計(jì)模型 KARAM模型
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S718.5;P237
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4 技術(shù)路線20-21
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)組織21-22
• 第2章 SAR的基本理論和地物目標(biāo)的散射特性22-30
• 2.1 合成孔徑雷達(dá)的基本理論22-26
• 2.1.1 合成孔徑雷達(dá)的成像機(jī)理22-23
• 2.1.2 SAR影像的特征23-25
• 2.1.3 雷達(dá)方程和后向散射系數(shù)25-26
• 2.2 地物目標(biāo)的散射特性26-29
• 2.2.1 地物目標(biāo)的散射特性26-29
• 2.2.2 植被的復(fù)介電常數(shù)29
• 2.3 小結(jié)29-30
• 第3章 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)處理30-42
• 3.1 研究區(qū)概述30-31
• 3.1.1 研究區(qū)概況30-31
• 3.1.2 研究區(qū)地形地貌31
• 3.2 研究數(shù)據(jù)31-35
• 3.2.1 Envisat ASAR數(shù)據(jù)31-33
• 3.2.2 輔助數(shù)據(jù)33-35
• 3.3 數(shù)據(jù)處理35-41
• 3.3.1 Envisat ASAR影像數(shù)據(jù)處理35-40
• 3.3.2 郁閉度樣本的獲取40-41
• 3.4 小結(jié)41-42
• 第4章 森林郁閉度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕⒑蛢?yōu)選42-48
• 4.1 數(shù)據(jù)分析42-44
• 4.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建和優(yōu)選44-46
• 4.3 小結(jié)46-48
• 第5章 基于KARAM散射模型的森林郁閉度遙感反演48-69
• 5.1 KARAM森林散射模型的原理48-60
• 5.2 KARAM散射模型的實(shí)現(xiàn)60-67
• 5.2.1 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)60-64
• 5.2.2 模擬森林冠層直接后向散射系數(shù)64-65
• 5.2.3 反演森林郁閉度65-67
• 5.3 兩種反演方法的分析討論67-68
• 5.4 小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文77
• 參與的主要科研項(xiàng)目77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1072733