极化SAR数据在干旱区地表参数估算中的应用潜力

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1、分类号:P2810710-2015127005硕士学位论文极化SAR数据在干旱区地表参数估算中的应用潜力冯晓东导师姓名职称杨丽萍副教授申请学位类别理学硕士学科专业名称地图学与地理信息系统论文提交日期2018年5月1日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学ApplicationpotentialofpolarimetricSARdataforestimationsurfaceparameterinaridregionSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FengXiaodongSupe

2、rvisor：AssociateProf.YangLipingChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研宂工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：》以年月日／／论文知识产权权属声明。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产

3、权归属学校学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：省表太ｍ年／月＾曰导师签名：域年／月〈日本论文的研究工作是在国家自然科学基金面上项目(41371220)“干旱区湖泊古环境多源重建与耦合研究”和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（0009-2014G2270012）“基于光学和全极化雷达遥感的居延泽古水文研究”的支持下完成。摘要土壤水分和地表粗糙

4、度作为反映地表状况的重要参数，在水文学、气象学、农学等领域具有重要作用。在以往的研究中，光学遥感是对土壤水分和地表粗糙度等参数进行研究的主要手段，虽然取得了丰硕的成果，但是由于光学遥感受数据采集等条件的限制，其应用仍然具有一定的局限性。近几十年来，随着遥感技术，特别是雷达遥感技术在理论和应用上的快速发展，极化SAR（PolSAR）系统逐渐兴起与成熟，因其全天时、全天候、特性明显、具有一定穿透性等优点，极化雷达影像已引起了遥感界的极大兴趣。居延泽地区作为我国干旱-半干旱区的一个典型区域，在研究全球气候变化以及环境演变中都极具典型性和代表

5、性。本文运用RADARSAT-2PolSAR数据，首先，用AIEM（AdvanceIntegralEquationModel）模型和Oh2004模型对居延泽地区土壤水分和地表粗糙度进行反演；其次，用极化强度和相位处理以及极化分解技术提取了熵、反熵、α角、ERD（EigenvalueRelativeDifference）、RVI（RadarVegetationIndex）等共16个极化参数，采用线性和非线性拟合的方法分析了单极化参数、多极化参数和组合极化参数与土壤水分和地表粗糙度之间的响应关系；最后，探究了C波段PolSAR数据在干旱区

6、地表参数估算中的应用潜力。主要结论如下：（1）AIEM模型和Oh2004模型反演地表参数的结果与实测结果之间具有较好的相关性，经验证，AIEM模型反演土壤水分的相关系数为0.880，AIEM模型反演均方根高度S和相关长度L的相关系数分别为0.551和0.670，Oh2004模型反演均方根高度S的相关系数为0.628，表明采用上述模型反演地表参数在研究区具有较高的精度。（2）极化参数与土壤水分的相关性分析结果表明，单极化参数与土壤水分之间的相关性较低，其中，反熵与土壤水分之间的相关系数最高为0.287，SERD与土壤水分之间的相关系数最

7、低为0.023；但使用非线性拟合方法时相关系数有所增加，熵和SERD与土壤水分之间的相关系数分别为0.348和0.401；多极化参数与土壤水分进行线性拟合时，随着极化参数个数的增加，极化参数与土壤水分之间的相关性越来越高，RMSE和MAE逐渐减小，土壤水分与极化参数之间的相关系数最高为0.680；非线性拟合时，土壤水分与多极化参数的相关性也有所提升，相关系数最高为0.501；组合极化参数与土壤水分和地表粗糙度之间的相关性并不理想，相关系数最高为0.269。I（3）极化参数与地表粗糙度的相关性分析结果表明，单极化参数与地表粗糙度之间的相

8、关性较低，相关系数均小于0.30；但使用非线性拟合方法时相关系数有所增加，其中，熵与均方根高度S之间的相关系数从0.269升高到0.298，与相关长度L之间的相关系数从0.154升高到0.235；多极化参数与地表粗糙度进