利用极化SAR数据探索同极化相关特征随地表粗糙度变化的研究.pdfVIP

高技术通讯2008年12月第18卷第12期 利用极化SAR数据探索同极化相关特征随地表粗糙度变化的研究① 张露②郭华东 廖静娟韩春明 (中国科学院遥感应用研究所遥感信息科学重点实验室北京100101) 摘要利用冲积扇区域SIR．C全极化SAR数据深入研究了同极化相关特征与粗糙度之 间的关系，经分析得出：(1)以圆极化右旋．左旋为正交基的同极化相关系数在粗糙度b (k是入射波的波数，s是表面高度标准离差)0．5时，随b的增大而减小；(2)仅考虑线 性正交基，可以从同极化相关系数响应图中提取线性同极化相关系数曲线，该曲线的极值 差或者标准差等代表该曲线平滑程度的参数可以在更大的范围内(b1．2)随粗糙度b 的增大而近似线性地减小，因此能够更有效地反映粗糙度的变化；(3)水平．垂直正交基对 应的同极化相位差平均值在I|}s1时，随粗糙度的增大而稳步减小。 关键词 极化合成孔径雷达，同极化相关特征，地表粗糙度 q极化状态接收时的复散射幅度；lDij阳表示sij和 0 引言 S。之间的相关特征，该值是复数，对其取模可以得 极化合成孔径雷达(polarimemcsyntheticaperture 到．sji和S。之间的极化相关系数口，其幅角为二者 radar，PolSAR)能够获取任一极化方式下的地物回波 之间的相位差声i阳=≯ij一声阳。近年来，许多学者 响应以及极化度、极化相关系数等多种极化特征量， 极大地丰富了反映地物的信息量，因而具有更强的 识别地物的能力以及对地物参数的反演能力，尤其 的相位差。研究表明，二者之间的同极化相位差，即 是对地表粗糙度以及湿度等参数的反演。对极化特 SHH与Sw之间的相位差拳c=庐删一拳w，与雷达电 征量的研究有助于极化数据的广泛应用。不同极化 磁波入射角、波长、地表的土壤湿度以及粗糙度都有 正交基对应的同极化相关特征是反映地物特征的重 关系，而交叉极化相位差，即SvH与Sw之间的相位 要参数之一，其绝对值为同极化相关系数，其辐角为 相位差。本文采用中蒙边境地区包敦其河冲积扇区 distribution 分布。庐c的概率分布函数(probability 航天飞机成像雷达SIR．CL波段全极化数据，利用 0h2002后向散射模型提取地表粗糙度信息，并提取 数为Snn与Sw之间相位差平均值善以及二者之间 不同极化正交基对应的同极化相关特征，研究了同 的极化相关系数口。Oh深入的研究了这两个参数随 极化相关特征与地表粗糙度的关系。此外，本文提 地面粗糙度和土壤湿度的关系，并给出了经验公 取了线性同极化相关系数响应曲线，对其平滑程度 与粗糙度之间的关系进行分析。 了分析，得出圆极化右旋左旋同极化相关系数与粗糙 度的关系[56|。这些研究工作表明同极化相关性含有 1 同极化相关特征 丰富的地物信息，同极化即公式(1)中的极化方式i= 首先简要介绍极化相关特征，其定义如式 j；p=q，且二者具有正交关系。下一节将介绍不同正 (|siiJs二) … 交基下同极化相关特征的具体提取方法。 u’ Pijpq 2万雨丽丽 所示。式