【摘 要】
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冰雪与全球气候变化、生态环境安全和水资源保护有着密切关系,冰雪制图逐渐成为许多学者关注的重点。合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）在观测多云多雾的高寒山区时不受天气和光线的影响,具有全天时全天候和高分辨率的特点,在冰雪制图应用中有着特殊的优势。极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,Pol SAR）不仅具备普
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冰雪与全球气候变化、生态环境安全和水资源保护有着密切关系,冰雪制图逐渐成为许多学者关注的重点。合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）在观测多云多雾的高寒山区时不受天气和光线的影响,具有全天时全天候和高分辨率的特点,在冰雪制图应用中有着特殊的优势。极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,Pol SAR）不仅具备普通合成孔径雷达的特点,还有着更多的极化方式,各种方式的极化组合可以获取更多的目标信息,因此极化合成孔径雷达在冰雪制图中相比普通合成孔径雷达有着更多的优势。随着技术的更新,越来越多的机载和星载Pol SAR系统相继出现,这些系统可以重复获取目标的Pol SAR数据,实现多时相Pol SAR数据的分析和应用。近些年SAR传感器不断完善,Pol SAR图像处理技术也在不断发展,SAR数据在冰雪制图等方面的研究也逐渐增多,但是依然存在多极化数据使用较少和冰雪提取精度较低等问题。针对这些问题,本文基于Sentinel-1双极化数据研究了冰雪覆盖提取方法。考虑到仅有Sentinel-1单波段双极化数据,为更有效提高冰雪覆盖信息提取精度,提出一种基于重复轨道SAR数据的改进方法。主要进行以下研究:1.总结分析前人研究资料。通过对文献资料的总结,分析了目前5种SAR冰雪信息提取方法的研究现状,并归纳出冰雪信息提取方法及工作流程图,总结了5种SAR冰雪信息提取存在的问题。基于Sentinel-1双极化数据,选择其中的重复轨道方法进行冰雪覆盖信息提取研究,并提出一种改进的重复轨道冰雪覆盖提取方法。2.在基于重复轨道SAR数据的改进方法中,通过对双极化数据进行极化分解,获取极化特征参数,运用传统重复轨道方法在利用冰雪与其它地物的相干系数、后向散射系数的差异的基础上,进一步结合不同地物极化特征参数的差异,达到提高冰雪覆盖信息提取精度的目的。并分别采用改进前后的2种方法进行试验,将冰雪提取结果与Sentinel-2光学影像的冰雪分类结果进行对比,结合混淆矩阵计算冰雪提取的准确度。3.基于提出的改进方法选取20180920、20190106和20190623共3个时相的Sentinel-1数据对冷布岗日地区进行试验和分析,根据不同地物的相干系数、后向散射系数和极化散射特征参数统计直方图和统计表,得到最优区分值,依据最优区分值获取冰雪覆盖信息。将3个时相Sentinel-1影像的冰雪覆盖信息提取结果与同时期的Sentinel-2光学影像的冰雪覆盖信息结果进行对比,结合混淆矩阵分别计算3个时相提取的准确度,冰雪正确分类精度分别为87.42%、87.74%和86.40%,相较于传统重复轨道方法提取精度分别提高了4.63%、4.17%和4.57%,验证了改进方法的有效性。
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