[发明专利]一种基于雷达干涉测量（InSAR）及坡度矫正模型的森林树高反演算法

说明书

本发明公开了一种基于合成孔径雷达数据以及坡度矫正模型的森林树高反演算法。对于侧视雷达来说，距离向上的地形起伏对森林树高的反演精度影响较大。当地面在距离向上存在坡度时，雷达入射波的有效垂直波数将会被严重影响，按照以往树高反演算法，反演高度偏低。因此，本算法在以往树高反演算法的基础上，首先沿着雷达视线方向建立坡度矫正模型，然后通过数字高程模型(DEM)获取地面坡度和坡向信息并根据矫正模型重新估算有效垂直波数。将重新估算的有效垂直波数带入传统的干涉差分反演算法进行树高反演。通过将该算法应用得到若尔盖地区进行树高反演，通过与实测数据和传统方法进行对比，本发明公开的算法在树高反演的精度上有明显的提升。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达森林树高反演技术领域，具体针对斜坡地区的森林树高进行反演的方法。

背景技术

森林系统是应对全球气候变化的一个关键因素，作为陆地生态系统中最大的碳库，对二氧化碳浓度下降、水源涵养和减缓气候变化起着重要作用。树高、胸径及衰减系数等森林参数有助于估算森林林木蓄积量，从而更精确地估计碳储量，有利于森林持续生产力的进一步研究。传统的森林树高测量方法不仅花费高、时间长、获取的实测数据少，且在地形条件复杂的区域几乎无法采样。因此，利用主动遥感技术获取大范围覆盖的森林垂直空间分布信息(树高)对于碳循环的研究具有不可替代的作用。

根据InSAR的测量原理，忽略地物目标散射特征变化和电磁波传输过程中受各种因素不同程度的影响，两次测量过程中的干涉相位可以确定对应点的高程。根据极化SAR中各极化的特性，对同一波段的不同极化来说，交叉极化的信号较同极化更弱，穿透性比同极化弱。对同一地物，分别用交叉极化HV和同极化HH做干涉处理，二者的干涉相位会对应不同的地物高度，从极化特性分析，HV极化方式的回波中体散射占优，而HH极化方式的回波中地表散射占优，则可以根据二者的相位差确定冠层与地面的高程差，进而反演出森林树高。

对于侧视雷达，距离向上的地形起伏对森林树高的反演精度影响较大。对于当前已有算法，随着坡度的增加，反演精度逐渐降低。

发明内容

本发明针对在斜坡地区森林树高反演精度低的问题，提出了一种坡度矫正模型，将该模型与传统的干涉差分法结合进行森林树高反演。

为了实现以上目的，本发明的主要步骤如下：

(1)选用两幅相干性较好的ALOS-PALSAR双极化数据，分别求出同极化通道(HH)和交叉极化通道(HV)的干涉相位；

(2)根据Alaska Satellite Facility提供的12.5m分辨率的DEM数据求出实验区域的坡度；

(3)建立坡度矫正模型，并通过干涉相位差法反演出森林树高。

本发明根据斜坡森林的散射特征，建立适当坡度矫正模型，在一定程度上提升了树高反演的精度，弥补了传统干涉差分方法在斜坡地区反演精度过低的不足。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为在实验区域所采样的10个点的树高样本值；

图3为所选卫星数据基本信息；

图4为根据DEM数据提取出的实验区域的坡度图；

图5为根据DEM数据提取出的实验区域的坡向图；

图6为坡度矫正模型的几何关系图；

图7为基于双极化干涉相位差算法的坡度校正前后树高反演结果。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。

参考图1处理流程图，本发明以若尔盖地区原始森林树高为例，具体阐述这种针对斜坡地区树高的反演算法。