[发明专利]后向散射优化的森林复杂地形校正及树高反演方法、系统

摘要

本发明提供后向散射优化的森林复杂地形校正及树高反演方法、系统，地形校正包括针对森林场景的极化干涉SAR图像，根据森林场景的两层散射特点，构造两层结构的相干模型，并对地形引起的参数变化进行校正；结合地形仿真和植被仿真，建立植被与地形之间的定量描述关系；最后结合距离多普勒几何校正方式和归一化辐射校正方式进行校正；树高反演包括针对不同树种之间的结构和分布的差异，提出树种多样性因子，对不同的树种的植被高度分别进行估计然后获得整个森林场景的树高反演结果。采用本发明可以有效的实现森林复杂场景的地形效应分析与补偿；此外，结合树种多样性因子，提高植被高度的反演精度。

主权项

一种后向散射优化的森林复杂地形校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，针对森林场景的极化干涉SAR图像，根据森林场景的两层散射特点，构造两层结构的相干模型如下，其中，ω表示某一给定的极化状态，γ(ω)为相应的干涉相干系数，表示极化方位角，i是虚数单位；m(ω)为地体辐射比，定义为其中，mG(ω)和mV(ω)分别表示地表层的表面散射和树冠层的体散射的幅度，γV为纯的体散射，表达式如下，γV=∫0hvexp(2σz/cosθ)exp(ikzz)dz∫0hvexp(2σz/cosθ)dz]]>其中，σ表示后向散射系数，θ表示入射角，kz表示有效垂直波数，z表示垂直方向高度，hv表示植被高度；步骤2，在步骤1所得相干模型基础上，对地形引起的参数变化进行校正，实现如下，首先进行散射机制分解，对于表面散射，采用Freeman‑Durden方法进行散射机制分类；对于体散射，选取满足下式的投影向量w1和w2，实现体散射机制分离，Tv=mvCvw1H1000η000ηw2=0]]>其中，Tv为体散射单元，mv表示每个散射体中体散射的幅度，η表示粒子的平均形状，Cv为系数，定义为其中，θ0表示局部入射角，e为自然常数，z'表示地面参考高度，j是虚数单位；然后，针对地形引起的后向散射相位的变化，转换成拉格朗日优化的形式，通过求解矩阵特征值得到地形校正的结果，F‑1Aw＝λw其中，F、A为正半定Hermitian矩阵，λ为拉格朗日因子，w表示后向散射相应的归一化的权值向量；步骤3，在步骤2所得散射机制分解结果的基础上，结合地形仿真和植被仿真，建立植被与地形之间的定量描述关系；步骤4，根据步骤3所得结果，结合距离多普勒几何校正方式和归一化辐射校正方式进行校正，所述归一化辐射校正方式实现如下，cos(ψ)＝sin(θ0)·cos(u)+cos(θ0)·sin(u)·sin(v)＝Aarea‑1其中，ψ为投影角，u和v分别表示传感器方向的地形坡度和方位角，Aarea表示散射面积。