高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于PolInSAR的植被区高精度数字表面模型反演方法

解金卫 索志勇 李真芳 王跃锟

解金卫, 索志勇, 李真芳, 王跃锟. 基于PolInSAR的植被区高精度数字表面模型反演方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 293-301. doi: 10.11999/JEIT180387
引用本文: 解金卫, 索志勇, 李真芳, 王跃锟. 基于PolInSAR的植被区高精度数字表面模型反演方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 293-301. doi: 10.11999/JEIT180387
Jinwei XIE, Zhiyong SUO, Zhenfang LI, Yuekun WANG. High-precision Digital Surface Model Inversion Approach in Forest Region Based on PolInSAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 293-301. doi: 10.11999/JEIT180387
Citation: Jinwei XIE, Zhiyong SUO, Zhenfang LI, Yuekun WANG. High-precision Digital Surface Model Inversion Approach in Forest Region Based on PolInSAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 293-301. doi: 10.11999/JEIT180387

基于PolInSAR的植被区高精度数字表面模型反演方法

doi: 10.11999/JEIT180387
基金项目: 国家自然科学基金(61471276, 61671355, 61601298)
详细信息
    作者简介:

    解金卫:男,1990年生,博士生,研究方向为极化/干涉合成孔径雷达信号处理与信息提取技术

    索志勇:男,1979年生,副教授,主要研究方向为干涉/极化合成孔径雷达信号处理

    李真芳:男,1977年生,教授,主要研究方向为干涉/极化合成孔径雷达信号处理与系统设计

    王跃锟:男,1992年生,博士生,研究方向为干涉合成孔径雷达信号处理与系统设计

    通讯作者:

    索志勇 zysuo@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.51

High-precision Digital Surface Model Inversion Approach in Forest Region Based on PolInSAR

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61471276, 61671355, 61601298)
  • 摘要:

    针对传统方法无法估计电磁波在植被中的穿透深度导致植被数字表面模型(DSM)反演误差较大的问题,该文提出一种高精度DSM估计方法。该方法首先通过极化干涉相干最优中最大化相位差法分离得到电磁波在植被中高、低散射相位中心的干涉相位。然后提出一种归一化高、低散射相位中心高度随消光系数变化的模型,基于该模型搜索得到电磁波在植被中的最浅穿透深度。最后利用干涉处理方法得到高散射相位中心的高程,将最浅穿透深度补偿到该高程中,从而提升植被区DSM估计精度。利用PolSARpro软件在不同植被种类和不同植被高度下进行仿真试验以及机载全极化数据进行实测数据试验,试验结果表明该方法能有效提高植被区DSM反演精度。

  • 图  1  不同阶次多项式拟合VSPC模型及残差曲线

    图  2  归一化HSPC模型中误差

    图  3  18 m植被高度下电磁波最浅穿透深度估计过程

    图  4  10 m植被高度下电磁波最浅穿透深度估计过程

    图  5  针叶林和阔叶林中两种植被高度下不同DSM反演结果对比

    图  6  机载全极化试验数据

    图  7  不同方法机载全极化实测数据DSM反演结果对比

    表  1  雷达几何参数

    参数名参数值
    雷达平台高度(m)3000
    有效基线长度(m)6.33
    雷达下视角(°)45
    雷达工作频率(GHz) 1.3
    下载: 导出CSV

    表  2  场景参数

    参数名参数值
    树种类型阔叶林/针叶林
    植被高度(m)18/10
    树种密度(株/Ha)600
    距离向地形坡度(°)0
    下载: 导出CSV
  • ROSEN P A, HENSLEY S, JOUGHIN I R, et al. Synthetic aperture radar interferometry[J]. Proceedings of IEEE, 2000, 88(3): 333–382. doi: 10.1109/5.838084
    CLARK M L, CLARK D B, and ROBERTS D A. Small-footprint Lidar estimation of sub-canopy elevation and tree height in a tropical rain forest landscape[J]. Remote Sensing of Environment, 2004, 91(1): 68–89. doi: 10.1016/j.rse.2004.02.008
    ANDERSEN H E, REUTEBUCH S E, and MCGAUGHEY R J. Active Remote Sensing[M]. Netherlands: Springer, 2006: 43–66. doi: 10.1007/978-1-4020-4387-1_3.
    GUSTAVO H X, KARLUS A, CAMARA D M, et al. The dual-band PolInSAR method for forest parametrization[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2017, 9(7): 3189–3201. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2520900
    GONZÁLEZ C, BRÄUTIGAM B, RIZZOLI P, et al. Relative height accuracy analysis of Tandem-X DEM products[C]. The 11th European Conference on Synthetic Aperture Radar, Hamburg, Germany, 2016: 1172–1176.
    YASER S, BENOÎT S, BRIGITTE L, et al. Canopy Height Model (CHM) derived from a TanDEM-X InSAR DSM and an airborne lidar DTM in boreal forest[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2016, 9(1): 381–397. doi: 10.1109/JSTARS.2015.2512230
    周伟, 陈尔学, 刘国林, 等. 基于ALOS极化干涉SAR数据的DEM提取方法研究[J]. 遥感技术与应用, 2013, 28(1): 44–51. doi: 10.11873/j.issn.1004-0323.2013.1.44

    ZHOU Wei, CHEN Erxue, LIU Guolin, et al. Extract DEM from ALOS based on polarinetric SAR Interferometry[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2013, 28(1): 44–51. doi: 10.11873/j.issn.1004-0323.2013.1.44
    龙江平, 刘峰, 段祝庚. 联合干涉相位和相干性幅度的极化干涉SAR最优相干性估计[J]. 测绘学报, 2017, 46(1): 73–82. doi: 10.11947/j.AGCS.2017.20150509

    LONG Jiangping, LIU Feng, and DUAN Zhugeng. A new method of coherence optimization based on the phase and coherence magnitude in polarimetric SAR interferometry[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2017, 46(1): 73–82. doi: 10.11947/j.AGCS.2017.20150509
    KUGLER F, LEE S K, HAJNSEK I, et al. Forest height estimation by means of Pol-InSAR data inversion: The role of the vertical wavenumber[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2015, 53(10): 5294–5311. doi: 10.1109/TGRS.2015.2420996
    CLOUDE S R. Polarization Application in Remote Sensing[M]. Oxford: Oxford University Press, 2009: 265–274.
    卢红喜, 宋文青, 李飞, 等. 基于幅相一致性校正的稳健植被参数反演方法[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(2): 283–290. doi: 10.11999/JEIT140261

    LU Hongxi, SONG Wenqing, LI Fei, et al. Forest parameters inversion based on nonstationarity compensation and mapping space regularization[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2015, 37(2): 283–290. doi: 10.11999/JEIT140261
    孙宁霄, 吴琼之, 孙林. 基于PolInSAR相干区域的最优正规矩阵近似解的地形与树高估计[J]. 电子与信息学报, 2017, 39(5): 1051–1057. doi: 10.11999/JEIT160774

    SUN Ningxiao, WU Qiongzhi, and SUN Lin. Topography and tree height estimation based on the best normal matrix approximation for polinsar coherence region[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(5): 1051–1057. doi: 10.11999/JEIT160774
    FRANCK G and THUY L T. Forest modeling for height inversion using single-baseline InSAR/Pol-InSAR data[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2010, 48(3): 1528–1539. doi: 10.1109/TGRS.2009.2032538
    LAGARIAS J C, REEDS J A, WRIGHT M H, et al. Convergence properties of the nelder-mead simplex method in low dimensions[J]. SIAM Journal of Optimization, 1998, 9(1): 112–147. doi: 10.1137/S1052623496303470
    BANDA F and TEBALDINI S. Texture-free absolute DEM retrieval from opposite-side multibaseline InSAR data[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2016, 13(1): 43–47. doi: 10.1109/LGRS.2015.2494684
    CHOI C and KIM D J. Optimum baseline of a single-pass InSAR system to generate the best DEM in tidal flats[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations & Remote Sensing, 2018, 11(3): 919–929. doi: 10.1109/JSTARS.2018.2795107
    BRYAN M, ZHANG Q P, MARCUS S, et al. Extraction of DTM beneath forest canopy using a combination of X-Band InSAR and L-band PolInSAR data[C]. European Conference on Synthetic Aperture Radar, Aachen, Germany, 2010: 821–824.
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1459
  • HTML全文浏览量:  1008
  • PDF下载量:  69
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-26
  • 修回日期:  2018-09-11
  • 网络出版日期:  2018-09-25
  • 刊出日期:  2019-02-01

目录

    /

    返回文章
    返回