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( 三 ) 原创张国飞等南京林业大学学

Ω
是法拉第旋转角。
由于圆极化电磁波不受法拉第旋转的效应影响,为此,采用酉变换将散射矩阵
M
变换到圆极化基下,变换公式为:

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式中:
M
LL
【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】为左圆发射、左圆接收电磁波;
M
LR
为左圆发射、右圆接收电磁波;
M
RL
为右圆发射、左圆接收电磁波;
M
RR
为右圆发射、右圆接收电磁波;
j
=√i 。
法拉第旋转角
Ω
可由圆极化散射矩阵获得：

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式中:*为复共轭;arg()为相位取值函数。
将法拉第旋转角
Ω
代人式(2)中,得到不受法拉第旋转偏移影响的散射矩阵
S
:

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极化定向角补偿的目的是消除目标定向角随机分布引起的散射机制的模糊性,即由于物体几何形状和结构存在差异,两个定向角不同的物体产生相同的散射特征。在SAR数据极化分解前进行极化定向角补偿。通过相干矩阵的西变换和旋转,极化定向角补偿后的相干矩阵表示为:

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2.3.2Yamaguchi分解
根据Yamaguchi算法对ALOSPALSAR全极化图像进行目标分解,得到表面散射、二面角散射、体散射和螺旋体散射:
T
=
P
s×
T
surface+
P
d×
T
double+
P
v×
Tdouble+Ph×Thelix 。
式中:
T
surface
、
T
double
、
T
double
和
T
helix
分别表示表面散射、二面角散射、体散射和螺旋散射的相干矩阵元素，
P
s
、
P
d
、
P
v
、
P
h
分别为相应散射功率。
2.3.3扩展极化水云模型
Attema等提出的水云模型假定植被层是一个各向均质的散射分量和经森林双次衰减后地面的散射分量。极化水云模型可写成：
σ0for=
σ0veg
+
σ0gr
T
tree
。 (8)
式中:
σ0for
为总后向散射系数;
σ0veg
为森林植被对后向散射的贡献;
σ0gr
为地面对后向散射的贡献;
T
tree
为植被双向透射率,与穿过植被的双向衰减δ和衰减层厚度
h
有关,用
σ-δh
表示。
式(6)中没有考虑林冠空隙,在真实森林场景中,尤其是低密度林分中,电磁波通过林冠空隙返回信号。考虑林冠空隙后,则有:
σ0for=（1-
η
）σ0gr+
η
[σ0gr
T
tree+σ0veg（1-
T
tree）] 。 (9)
式中:
η
为面积填充因子,是关于森林透射率的函数。
考虑林冠空隙因素,森林植被衰减层透过率
T
for
,可表示为:
T
for
=1-
η
+
η
e
-δh
,可用地上生物量
B
描述,即
T
for
=
e-βB
,
B
表示地上生物量,β表示经验参数。结合
T
for
,则有:
σ0for=σ0gre-βB+σ0veg（1-e-βB）。 (10)
本研究中的SAR数据源是L波段,在森林区域有一定的穿透性,因此不能忽略地面与树干以及地面与植被层之间的二面角散射。考虑林冠空隙因素和植被双向透射率后,单位面积的二面角后向散射表示(1-

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( 三 )

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