利用C波段和L波段双频极化干涉SAR的森林叶面积指数反演方法

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：Forest Leaf Area Index Inversion Method by C- and L-band Dual-frequency Polarimetric Inerferometric SAR

　　

摘要：

合成孔径雷达（SAR）在较长的波长下工作，具备全天候和昼夜运行的能力，并且能够有效穿透森林层，这为森林应用中的叶面积指数（LAI）反演提供了极其理想的技术解决方案。在之前的研究中，我们开发了一种利用单频极化SAR数据反演森林LAI的半经验算法，但其实际应用需要大量的测量样本来确定一些未知参数。在此基础上，本研究旨在提出一种新的分析模型来反演森林LAI。为此，我们采用了C波段和L波段的双频极化干涉合成孔径雷达（PolInSAR）技术。首先，基于电磁波散射理论和前向散射定理，我们建立了消光系数与LAI之间的关系模型。随后，通过Debye-Cole双色散模型量化C波段和L波段之间的介电常数差异，我们开发了一个用于LAI估计的分析型双频极化SAR模型。最后，我们使用来自中国长白山地区的C波段Radarsat-2和L波段SAOCOM星载PolInSAR数据进行了反演实验。实验结果与实地测量的LAI值进行了验证，得到的决定系数（R2）为0.53，均方根误差（RMSE）为0.95。研究最后分析了关键影响因素，包括时间去相关性和介电常数的不确定性。