[发明专利]一种基于NDVI的作物雷达信号入射角归一化方法

说明书

一种基于NDVI的作物雷达信号入射角归一化方法，属于雷达数据处理技术领域。解决了现有技术中，余弦归一化方法不能满足不同作物不同生长阶段下雷达入射角的归一化要求的问题。本发明的入射角归一化方法，先确定待分析作物生长区域的经纬度坐标；然后根据待分析作物生长区域的经纬度坐标，从Sentinel数据分发网站提取待分析作物在一个生长周期内的全部雷达数据Sentinel‑1和全部光学数据Sentinel‑2；再根据每个记录点的数据得到待分析作物在一个生长周期内每个记录点的N值；构建N与NDVI的相关性，代入余弦归一化方法计算公式，从而获得特定作物在特定生长阶段下去除雷达入射角效应的后向散射数据。

技术领域

本发明属于雷达数据处理技术领域，具体涉及一种基于NDVI的作物雷达信号入射角归一化方法。

背景技术

合成孔径雷达数据通常用于土地覆盖分类、目标探测和地表参数反演(叶面积指数、雪水当量和土壤湿度)。然而，雷达后向散射系数(σ⁰)随入射角(θ)而变化，表现出显著的入射角效应。这种入射角效应会降低基于变化检测的作物分类和土壤水分估计的准确性。为了降低入射角效应，就需要对入射角进行归一化处理。

余弦方法是广泛使用的归一化方法之一，现有技术中，余弦方法采用固定的N(N＝0，1，2)。但研究已经证明，雷达参数(极化)、土地覆盖类型和作物生长阶段是影响σ⁰对θ依赖性的重要因素。作物不同生长阶段的植被结构和植被含水量会影响后向散射系数，这导致σ⁰的角度依赖性随作物生长阶段而变化。并且，σ⁰对θ的依赖性在农田中变化很大，但在永久植被中变化很小。故固定的N值不能满足不同作物类型在不同生长阶段的雷达入射角归一化需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，余弦归一化方法不能满足不同作物不同生长阶段下雷达入射角的归一化要求的问题，提供一种基于NDVI的作物雷达信号入射角归一化方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

一种基于NDVI的作物雷达信号入射角归一化方法，步骤如下：

步骤一、确定待分析作物生长区域的经纬度坐标；

步骤二、根据待分析作物生长区域的经纬度坐标，从Sentinel数据分发网站提取待分析作物在一个生长周期内的全部雷达数据Sentinel-1和全部光学数据Sentinel-2；雷达数据Sentinel-1包括数据和Angle数据，光学数据Sentinel-2包括Red数据和NIR数据；

步骤三、先根据每个记录点的Red数据和NIR数据，利用归一化植被指数计算公式计算该记录点的归一化植被指数NDVI，然后将计算得到的NDVI进行S-G滤波，生成与雷达数据Sentinel-1日期相匹配的NDVI数据，最后，以为Angle为θ，代入到余弦归一化方法计算公式，利用最小二乘拟合求解N值，进而得到待分析作物在一个生长周期内每个记录点的N值；

所述归一化植被指数计算公式如下：

NDVI＝(NIR-RED)/(NIR+RED)；

所述余弦归一化方法计算公式如下；

式中，θ代表入射角角度，代表该入射角下的雷达后向散射系数，θ_norm代表校正后的入射角角度，代表校正后的雷达后向散射系数；

步骤四、构建N与NDVI的相关性模型，构建模型种类如下：

N＝a*NDVI+b；

N＝a*NDVI²+b*NDVI+c；

N＝a*ln(NDVI)+b；