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Improvement of a 3D radar backscattering model using matrix-doubling method

Science China Earth Sciences 2010年第7期53卷 1029-1035页

作者： NI WenJian1,2, GUO ZhiFeng1 & SUN GuoQing3 1 State Key Laboratory of Remote Sensing Science, jointly sponsored by the Institute of Remote Sensing Applications of Chinese Academy of Sciences and Beijing Normal University, Beijing 100101, China 2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China 3 Department of Geography, University of Maryland, College Park, MD 27042, USA 1. State Key Laboratory of Remote Sensing Science jointly sponsored by the Institute of Remote Sensing Applications of Chinese Academy of Sciences and Beijing Normal University Beijing 100101 China2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China3. Department of Geography University of Maryland College Park MD 27042 USA

Radiative transfer models have been widely used to simulate the radar backscattering from forested areas. A three-dimensional radar backscatter model of forest canopy developed in previous studies takes full account of spatial position of trees in a forest stand, and the interactions among crown, trunk and ground surface. The model predicted well for the co-polarized backscatter measurements, but underestimated the backscattering for cross-polarization, primarily because only the first-order scattering within tree crowns was considered in the model. The backscattering at cross-polarization depends strongly on multiple scatter- ing within tree crowns. To produce good estimations for cross-polarized component, the matrix-doubling method is employed here to compute multiple-scattering within the crown. The modified model is compared with the original model, and the field forest measurements and AIRSAR data are used for validation of the modified model. The cross-polarization backscattering is improved in different degrees for different crown structures and at different bands.

关键词： remote sensing forestry electromagnetic propagation radar backscattering model matrix-doubling

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基于matrix-doubling方法的三维森林雷达后向散射模型的改进

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中国科学：地球科学 2010年第5期40卷 618-623页

作者：倪文俭过志峰孙国清遥感科学国家重点实验室中国科学院遥感应用研究所北京100101 中国科学院研究生院北京100049 Department of Geography University of MarylandCollege Park

辐射传输方程已广泛应用于森林雷达后向散射模拟.基于辐射传输方程建立起来的三维森林雷达后向散射模型可以考虑林分结构对后向散射的影响以及冠层、树干等与地表的二次散射.它可以较准确地估算同极化后向散射.但三维森林雷达后向散射... 详细信息

辐射传输方程已广泛应用于森林雷达后向散射模拟.基于辐射传输方程建立起来的三维森林雷达后向散射模型可以考虑林分结构对后向散射的影响以及冠层、树干等与地表的二次散射.它可以较准确地估算同极化后向散射.但三维森林雷达后向散射模型只考虑了冠层内部的一次散射,而交叉极化主要来自于冠层体散射,因此模型常常低估交叉极化.为了提高模型对交叉极化的估算能力,将matrix-doubling方法引入到三维森林雷达后向散射模型中,用以计算冠层体散射.将改进模型的计算结果与原模型的计算结果进行了比较,并且使用野外观测数据和AIRSAR数据对改进模型做了验证.结果表明,对于不同密度的森林,模型对交叉极化的估算能力在一定程度上得到了改善.

关键词：遥感森林辐射传输雷达后向散射模型 matrix-doubling

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Assessment and analysis of microwave emissivity and transmissivity of a deciduous forest towards the estimate of vegetation biomass

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Science China Earth Sciences 2014年第3期57卷 534-541页

作者： ZHANG ZhongJun YU XianChuan ZHAO ShaoJie CHAI LinNa College of Information Science and Technology Beijing Normal University State Key Laboratory of Remote Sensing Science

Forests play an important role in the global carbon cycle and have a potential impact on global climatic *** forest biomass is of considerable importance in understanding the hydrological *** of the problem of dense forest cover,no reliable method with which to retrieve soil moisture in forest areas from the microwave emission signature has been *** of these issues relate to the microwave emissivity and transmissivity characteristics of a *** microwave emission contribution received by a sensor above a forest canopy comes from both the soil surface and the vegetation *** analyze the relationship of forest biomass and forest emission and transmissivity,a high-order emission model,the matrix-doubling model,which consists of both soil and vegetation models,was developed and then validated for a young deciduous forest stand in a field *** simulate the emissivity and transmissivity of a deciduous forest in the L and X bands using the matrix-doubling model,the parameters of components of deciduous trees when the leaf area index varies from 1 to10 were generated by an L-system and a forest growth *** emissivity and transmissivity of a forest and the relationships of these parameters to forest biomass are presented and analyzed in this *** in the L band when the leaf area index is less than 6 and at viewing angles less than 40°,and transmissivity in the L band are the most sensitive parameters in deciduous forest biomass estimation.

关键词： forest biomass matrix-doubling microwave emission transmissivity L-system

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双矩阵算法的L波段多角度玉米微波辐射参数化模型

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遥感学报 2017年第2期21卷 182-192页

作者：张谦柴琳娜施建成北京师范大学遥感科学国家重点实验室遥感与地理信息系统研究中心地理学与遥感科学学院北京100875 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

双矩阵MD(matrix-doubling)算法是辐射传输方程的一种数值解,考虑了植被层内的多次散射信号,具有较高的模拟精度。但受限于算法的复杂性,很难直接应用到地表参数的反演中。本文以玉米覆盖地表为研究对象,基于MD算法的模拟数据,发展了一... 详细信息

双矩阵MD(matrix-doubling)算法是辐射传输方程的一种数值解,考虑了植被层内的多次散射信号,具有较高的模拟精度。但受限于算法的复杂性,很难直接应用到地表参数的反演中。本文以玉米覆盖地表为研究对象,基于MD算法的模拟数据,发展了一种L波段多角度微波辐射参数化模型。基于模拟数据的对比结果表明,参数化模型具有与理论模型相当的精度,两者之间的发射率误差不超过0.004(V极化)和0.007(H极化)。同时,结合黑河流域的地面实测数据,利用本论文中发展的参数化模型模拟了纯玉米像元的辐射亮温。该模拟结果与相同像元尺度上机载L波段微波辐射计(PLMR)观测亮温之间的差异基本在10 K以内。

关键词：被动微波 matrix-doubling L波段多角度参数化玉米

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