微波遙感作為一種全天候、全天時的探測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于森林、農(nóng)作物等植被的動態(tài)監(jiān)測中,并從中獲得了大量的數(shù)據(jù)。通過對典型植被電磁散射的理論研究,可以從這些數(shù)據(jù)中獲取更多的信息并加以利用。本文從隨機介質(zhì)的電磁散射理論出發(fā),研究與分析典型地表植被的電磁散射特性,其主要貢獻包括如下兩個方面：1.研究了植被散射的蒙特卡洛(Monte-Carlo)相干散射模型。針對植被層的特點,采用離散粒子簡化模型(球、橢球、圓盤及柱體等)并運用蒙特卡洛技術(shù)對不同的植被層進行建模。根據(jù)多路徑的散射機制計算單個粒子的散射場及其與地表的耦合場,然后將每個粒子的散射場進行相干疊加獲得植被層總散射場,其中采用非均勻介質(zhì)層中的波傳播常數(shù)來引入植被對電磁波的衰減作用�；谠撃Ｐ�,對植被散射中的后向增強效應(yīng)進行了分析。2.為了獲得植被的電磁散射規(guī)律,運用蒙特卡洛相干散射模型往往需要借助大量的隨機樣本統(tǒng)計平均來實現(xiàn),其計算效率低下,嚴重影響了該模型在大場景植被地表電磁散射規(guī)律建模方面的應(yīng)用。為此,基于多層隨機介質(zhì)的矢量輻射傳輸理論(the vector radiative transfer theory,VRT),本文研究了多層植被散射的一階VRT迭代解形式,推導并建立了多層植被雙站散射解析模型。該模型從Rayleigh近似條件下橢球粒子以及細長圓柱的散射振幅函數(shù)出發(fā),在假設(shè)隨機粒子滿足均勻分布的基礎(chǔ)上,推導出各項散射貢獻一階迭代解的解析形式,避免了大量隨機樣本的蒙特卡洛采樣過程,獲得了較高計算效率。另外,通過和實測數(shù)據(jù)及其他模型的對比,進一步驗證了本文解析模型有效性。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN011
文章目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向
1.3 本文內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
1.4 本文主要貢獻
第二章 植被散射的基本概念和基本理論
2.1 單個粒子的散射特性
2.1.1 散射截面和散射振幅
2.1.2 單粒子散射振幅
2.2 矢量輻射傳輸理論
2.2.1 輻射強度
2.2.2 Stokes矢量
2.2.3 矢量輻射傳輸方程
2.2.4 相矩陣
2.2.5 消光系數(shù)矩陣
2.2.6 反射率矩陣和透射率矩陣
2.3 隨機粗糙面散射理論
2.3.1 隨機粗糙面面散射特性
2.3.2 隨機粗糙面電磁散射近似方法
2.4 小結(jié)
第三章 Monte-Carlo技術(shù)在植被電磁散射中的應(yīng)用
3.1 植被的結(jié)構(gòu)特征及簡化模型
3.2 植被層中的單散射體散射
3.2.1 Rayleigh-Gans近似下的橢球體散射場
3.2.2 有限長柱體的散射
3.3 植被相干散射模型
3.3.1 植被模型散射場
3.3.2 植被層中的相干波傳播
3.3.3 體面散射中的后向增強效應(yīng)
3.4 傾斜表面植被層的散射
3.5 Monte-Carlo模擬過程
3.6 算法驗證及應(yīng)用
3.6.1 算法驗證及分析
3.6.2 算法在成像中的應(yīng)用
3.7 小結(jié)
第四章 基于矢量輻射傳輸理論的多植被層電磁散射
4.1 矢量輻射傳輸方程的迭代解
4.1.1 矢量輻射傳輸方程的邊界條件
4.1.2 矢量輻射傳輸方程的求解方法
4.1.3 矢量輻射傳輸方程的迭代法
4.2 單層簡單散射粒子的迭代解
4.2.1 球形粒子的散射
4.2.2 Rayleigh近似下橢球粒子散射
4.2.3 細長柱體的散射
4.2.4 計算結(jié)果及分析
4.3 Rayleigh近似下多層植被雙站散射系數(shù)的解析解
4.3.1 兩層植被的雙站散射系數(shù)
4.3.2 多層植被的雙站散射
4.3.3 算法驗證及分析
4.3.4 矢量輻射傳輸理論在成像中的應(yīng)用
4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
5.1 本文工作總結(jié)
5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
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