[发明专利]基于高低频极化干涉SAR的植被高程反演方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于高低频极化干涉SAR的植被高程反演方法及设备，属于雷达干涉测量技术领域。本发明的方法包括：通过机载或星载SAR系统，获取同一区域、同一时刻的L、X和Ku波段极化干涉SAR数据；分别进行预处理、地物分类、极化干涉SAR图像分割、植被覆盖程度划分，划分为植被覆盖茂密区域和植被覆盖稀疏区域；分布对被覆盖茂密区域植被覆盖稀疏区域，使用预处理后的各波段极化干涉SAR复图像进行植被高程反演。本发明能实现对不同稀疏程度的植被进行高精度高程反演。

技术领域

本发明属于雷达干涉测量技术领域，具体涉及一种基于高低频极化干涉SAR的植被高程反演方法及设备。

背景技术

植被是全球碳循环中的重要组成部分，其生物量监测、参数反演受到广泛的关注和研究。作为参数反演的一个重要方向，植被高程反演日益成为一个研究热点。

极化干涉SAR具备全天时全天候的对地观测能力，其观测性能受天气影响较小。极化干涉SAR具备同时获取植被极化信息和干涉信息的能力。极化信息对地物的尺寸、形状、结构等信息敏感，干涉信息对地物的高程敏感。因此，利用极化干涉SAR提取植被垂直结构信息、反演植被高程，具有很大的优越性和较高的反演精度。

国内外许多学者针对极化干涉SAR植被高程反演，开展了诸多研究。然而这些研究方法对植被覆盖的稀疏程度要求较高，通常只能反演茂密植被或者稀疏植被高程，如何提高极化干涉SAR植被高程反演场景适应性是一个亟待解决的问题。另外，受限于数据获取能力，这些研究方法往往集中在单个频段的极化干涉SAR植被高程反演上，基于高低频的极化干涉SAR植被高程反演方法还鲜有研究。

另外，不同频段的电磁波对植被的穿透性不同，通常认为低频段电磁波的穿透性强于高频段电磁波。为了获取植被高程，使用低频段电磁波穿透植被；为了测量地面高程，使用高频段电磁波测量树冠高程。随着极化干涉SAR系统的发展，同时获取高低频极化干涉SAR数据不再是难事。因此，研究能够适应不同植被覆盖程度场景，能够融合不同频段信息的高精度植被高程反演方法，显得尤为迫切。

发明内容

本发明目的是提供一种基于高低频极化干涉SAR的植被高程反演方法及设备，能实现对不同稀疏程度的植被进行高精度高程反演。

具体地说，一方面，本发明提供了一种基于高低频极化干涉SAR的植被高程反演方法，包括：

数据获取：通过机载或星载SAR系统，获取同一区域、同一时刻的L、X和Ku波段极化干涉SAR数据；

数据预处理：对所述同一区域、同一时刻的L、X和Ku波段极化干涉SAR数据分别进行成像，得到L、X和Ku波段极化干涉SAR复图像，再经极化干涉定标、辐射定标、图像配准以及滤波操作，获得预处理后的L、X和Ku波段极化干涉SAR复图像；

地物分类：使用极化干涉SAR地物分类方法对所述预处理后的L、X和Ku波段极化干涉SAR复图像进行地物分类，提取出场景中的植被像素和其他像素；

极化干涉SAR图像分割：使用极化干涉SAR图像分割方法，对所述预处理后的L、X或Ku波段极化干涉SAR复图像进行图像分割，得到M个同质区域，M≥2；

植被覆盖程度划分：结合所述地物分类结果和极化干涉SAR图像分割结果，统计每个同质区域内，植被像素占总像素的比例P，0≤P≤1；预设阈值T，0T1，若P≥T，则相应的同质区域划分为植被覆盖茂密区域；若PT，则相应的同质区域划分为植被覆盖稀疏区域；

植被茂密区域高程反演：对于所述植被覆盖茂密区域，使用预处理后的X和Ku波段极化干涉SAR复图像获取高精度树冠高程；对于所述植被覆盖茂密区域，使用预处理后的L波段极化干涉SAR复图像，进行高精度地面高程反演，获取高精度地面高程；结合高精度树冠高程和高精度地面高程，进行植被覆盖茂密区域植被高程反演；