团队论文基于极化定向角补偿的思茅松林地上生物量反演( 二 )

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关键词
：
极化定向角；法拉第旋转；扩展极化水云模型；地上生物量；思茅松林
基金项目：
国家自然科学基金项目(42061072);云南省重大科技专项(生物医药)(202002AA100007);云南省教育厅科学研究基金项目(2018JS330) 。
引文格式：
张国飞
,
岳彩荣
,
罗洪斌,等.基于极化定向角补偿的思茅松林地上生物量反演[J].南京林业大学学报(自然科学版),2021,45(6):183-190.ZHANGGF,YUECR,LUOHB,etal.Basedpolarizationorientationanglecompensationfor
Pinuslesiya
var.
langhianensis
forestabovegoundbiomassestimation[J].JourmalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2021,45(6):183-190.DOI：10.12302/j.issn.1000-2006.202101016.

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1目的
极化合成孔径雷达在森林遥感监测中得到了广泛的应用。由于法拉第旋转和地物结构特性,电磁波极化定向角发生偏移,导致散射特征在机理上存在模糊性。本研究主要分析极化定向角偏移对体散射分量和地上生物量反演的影响。
2方法
以ALOSPAISAR全极化星载合成孔径雷达(SAR)数据为数据源,基于L波段散射特征,考虑地面与树干之间的二面角散射贡献,研究提出了一种扩展极化水云模型;基于Yamaguchi四分量分解参数和扩展极化水云模型估测思茅松林地上生物量。
2.1试验材料
研究区位于云南省普洱市思茅区(100°49’~101°17'E,22°35’~22°53'N) 。研究区年平均气温18℃,年均降雨量约1500mm,每年无霜期超过300d,区内森林覆盖率67%,思茅松(
Pinushesiya
var.
langbianensis
)是主要优势树种。
样地数据采集时间为2018年12月,设置了62个样地(样地面积为0.04h㎡),其中36个样地用于考察法拉第旋转补偿对SAR数据的影响以及模型参数
β
值的确定,26个样地用于模型检验。对于乔木样地进行每木检尺,记录数据包括株树、胸径、树高、平均树高、样地中心点GPS(
表1
),通过所记录数据进行样地蓄积量计算。
思茅松地上生物量计算公式为：

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式中:
A
GB表示林分每公顷地上生物量,t/h㎡;
N
为样地思茅松株数;
D
BH
为思茅松单株胸径;
H
为思茅松单株树高;
S
为样地面积。
▼表1思茅松样地林分参数

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2.2卫星数据
研究采用L波段PALSARALOS-2的高视角全极化SAR数据(high-sensitivefullpolarimetry) ，卫星拍摄日期2016年5月11日,分辨率为6m,中心入射角27.786° 。
2.3研究方法
2.3.1技术路线及极化定向角补偿
本研究的主要技术路线如
图1
所示。
ALOSPALSAR全极化数据极化定向角的偏移主要由法拉第旋转和物体几何形状引起的。研究对ALOSPALSAR单视复数(thesinglelookcomplex,SLC)数据进行法拉第旋转角估计和校正。

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▲图1技术路线流程图
法拉第旋转偏移引起的散射矩阵
M
估计如下。

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式中:
M
为具有法拉第旋转偏移的散射矩阵;
S
为不受法拉第旋转偏移影响的Sinclair散射矩阵;
H
表示发射水平极化波,接收回波中水平极化信号;HV表示发射水平极化波,接收回波中垂直极化信号;VH表示发射垂直极化波,接收回波中水平极化信号;VV表示发射垂直极化波,接收回波中垂直极化信息号。

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