专利名称：基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法
技术领域：
本发明涉及涉及微波遥感在森林领域中的应用，具体涉及一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法。
背景技术：
地形图是国家经济建设、社会发展和国家安全必不可少的基础图件，是基础设施规划、设计和施工及资源调查、开发所必须的基础资料。森林覆盖区域由于植被高度的影响，传统遥感手段测绘的地形图往往难以代表真实的地形图。因此，如何快速，准确地获取植被高度对于获取高精度的数字地形模型非常重要。另外，植被高度作为森林冠层结构的主要参数之一，影响着植物群落动态和构成以及边界层的气象和小气候，是研究、监测和管理森林资源的一个必不可少的信息来源，同时它还是森林蓄积量和森林地上生物量估计等生态系统模型的一个重要输入参数。极化雷达干涉测量(PolarimetricSAR Interferometry,简称 POLInSAR)技术集成了极化信息对植被散射体的形状、方位、介电特性敏感的优点和InSAR对植被散射体的空间分布和高度敏感的优势，具备全天侯、全天时、观测周期短、大范围乃至全球尺度监测植被高度的特点，在植被高测量领域体现出了巨大的潜力。目前主要的植被高反演算法有:1)直接高度差法；2)基于相干散射模型的非线性迭代法和三阶段算法；3)类如旋转不变技术(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Techniques,简称ESPRIT)等超分辨率方法。经过大量的实验验证，三阶段算法已经被证明是目前机载和室内极化干涉SAR数据(如EMSL数据)植被高反演精度最高的方法，是目前最常用的POLInSAR植被高度反演算法。它包括复平面直线拟合、植被偏差消除和植被高估计三个阶段，其反演精度主要受到地面相位估计误差和纯体相干性估计误差的两个关键问题的影响。因此，有必要设计一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，该基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法易于实施，应用广泛。发明的技术解决方案如下:一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，包括以下步骤:步骤1:对获取的N景全极化数据进行配准，获得M个基线干涉对；步骤2:对M个基线干涉对进行极化干涉，获得M*P (P为极化通道数)个干涉条纹图，并估计其对应的复相干性；(植被高度反演模型的观测值是复相干性，所有前期处理(步骤I和2)是为了根据影像数据计算对应的相干性。然后利用步骤3中的反演模型和计算方法求得植被高度)对于配准后的主影像SI和辅影像 S2，复相干性计算公式如下:
权利要求
1.一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:对获取的N景全极化数据进行配准，获得M个基线干涉对； 步骤2:对M个基线干涉对进行极化干涉，获得M*P个干涉条纹图，并估计其对应的复相干性；P为极化通道数； 对于配准后的主影像SI和辅影像S2，复相干性计算公式如下:
2.根据权利要求1所述的基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在所述的步骤2中， 对于每个基线干涉对，利用Pauli基合成技术或极化相干最优化技术生成Pauli极化或最优极化组合方式共P个，进而总的干涉对扩展为M*P个。
3.根据权利要求1所述的基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，所述的步骤3包括如下几个子步骤: 步骤a:采用粗差探测的方法，剔除观测误差大于2倍中误差的极化组合方式； 步骤b:建立复数域平差函数模型和随机模型； 所述的函数模型为随机地体二层相干散射模型(Random Volume Over Ground7RVOG),其表达式为:
4.根据权利要求1所述的基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，在步骤I中，对M个干涉对相应的主、辅影像采用方位向和距离向频谱滤波，分别消除多普勒中心不一致引起的多普勒去相关以及两次成像入射角不同引起的基线几何去相关；在步骤2中，利用不同基线条件下的卫星轨道信息分别滤除相应干涉条纹图中的平地相位分量，降低条纹频率，从而有利于准确估计相干性。
5.根据权利要求3所述的基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步骤c中，复数域最小二乘准则对应的表达式为:
6.根据权利要求3所述的基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，其特征在于，步骤c的策略2)中，采用下式求解:
全文摘要
本发明涉及微波遥感在森林领域中的应用，公开了一种基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法，该方法将复数域平差理论与POLInSAR植被高反演的物理模型进行有机结合，包括以下步骤步骤1对获取的N景全极化数据进行配准，获得M个基线干涉对；步骤2对M个基线干涉对进行极化干涉，获得M*P个干涉条纹图，并估计其对应的复相干性；步骤3基于复数域平差计算，求得植被高hv。该基于复数域平差理论的POLInSAR植被高度反演方法原理直观，易于编程实现和扩展，是一种稳健可行的植被高反演算法，可以广泛应用于POLInSAR技术测量大范围区域乃至全球尺度植被高度。
文档编号G01S7/48GK103235301SQ20131017760
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者朱建军, 解清华, 付海强, 李志伟, 汪长城 申请人:中南大学
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