基于机载P-波段全极化SAR数据的复杂地形森林地上生物量估测方法

编号 zgly0001527705

文献类型 期刊论文

文献题名 基于机载P-波段全极化SAR数据的复杂地形森林地上生物量估测方法

作者 冯琦  陈尔学  李增元  李兰  赵磊 

作者单位 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局遥感与信息技术重点开放性实验室 

母体文献 林业科学 

年卷期 2016年03期

年份 2016 

分类号 S718.556 

关键词 机载SAR  P-波段  PolSAR  森林地上生物量  地形 

文摘内容 【目的】利用国产合成孔径雷达（SAR）系统（CASMSAR）获取的机载P-波段全极化SAR（PolSAR）数据,分析SAR对森林地上生物量（AGB）的响应与地形的关系,建立融合地形因子的高精度多项式模型,以提高森林AGB的估测精度。【方法】首先以基于机载激光雷达（Li DAR）数据得到的研究区坡度分布图与结合实测样地AGB数据得到的森林AGB分布图作为参考数据进行系统抽样,分析森林AGB与P-波段PolSAR后向散射强度的关系以及不同坡度下二者的相关性变化;然后利用Li DAR得到的高精度数字高程模型（DEM）结合机载P-波段的轨道数据计算当地入射角,进而建立以后向散射强度、当地入射角以及雷达视角为输入特征的多项式统计模型,同时将以上系统抽样得到的样本一部分作为模型训练样本,一部分作为精度检验样本。为避免样本尺度引起的偶然性,检验了20 m×20 m至100 m×100 m不同样地尺度下的估测精度。【结果】以90 m×90 m样本为例,当坡度为0°5°时,引入当地入射角（第2组特征）的估测精度与未引入当地入射角（第1组特征）的估测精度分别为:决定系数（R2）为0.634和0.634,均方根误差（RMSE）为12.07和12.08 t·hm-2,总精度（Acc.）为78.91%和78.89%;当坡度为5°10°时,第2组特征与第1组特征的估测精度分别为:R2为0.524和0.523,RMSE为13.52和13.97 t·hm-2,Acc.为80.57%和80.52%;当坡度大于10°时,第2组特征与第1组特征的估测精度分别为:R2为0.628和0.519,RMSE为13.16和15.70 t·hm-2,Acc.为81.05%和78.55%。随着样地尺度增大,2组特征的估测精度均增大,且第2组特征的估测精度大于第1组。【结论】当坡度小于10°时,地形对森林的后向散射强度几乎无影响;当坡度大于10°时,地形的影响显著,在不同尺度下,引入当地入射角的估测模型均可以有效提高估测精度,充分说明模型的有效性和稳定性。此外,随着尺度增大,无论采用的模型是否考虑了地形影响,其估测精度都逐渐提高并趋于稳定,揭示出对复杂地形下森林AGB估测模型效果的评价必须考虑尺度的影响,且参考样地要足够大,否则难以得到客观的结论。