【摘 要】
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雷达遥感技术的快速发展为地表水调查与监测提供了广阔、快速的场景信息。其中,极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,Pol SAR）相比于传统SAR系统具备了丰富的地物散射信息,同时双极化SAR系统相比全极化SAR系统拥有更大的成像幅宽,更便捷的数据获取途径,更利于大范围的地表水遥感研究。而现有的水体空间分布研究大多是基于单极化SAR数据展开的,
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雷达遥感技术的快速发展为地表水调查与监测提供了广阔、快速的场景信息。其中,极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,Pol SAR）相比于传统SAR系统具备了丰富的地物散射信息,同时双极化SAR系统相比全极化SAR系统拥有更大的成像幅宽,更便捷的数据获取途径,更利于大范围的地表水遥感研究。而现有的水体空间分布研究大多是基于单极化SAR数据展开的,极少探索双极化的极化信息潜力。由于传统SAR数据不具备极化散射信息,过去为解决SAR图像上存在的一些与水体后向散射系数值相近的弱散射目标,例如:阴影、道路和裸土等目标的区分问题,就常借用辅助信息,例如:DEM数据等进行区分,但高精度的DEM数据往往难以获得。同时,在地表水研究中的水体悬浮物监测方面,过去更多使用多光谱和高光谱数据,利用悬浮物对光辐射散射和吸收的性能对其进行研究,也忽略了Pol SAR微波波段对悬浮物表面几何监测以提高定量估计精度和监测悬浮物时空分布的潜力。针对以上问题,本研究主要目标是探索双极化的极化信息在地表水体信息精细化提取上的潜力,主要内容和创新点如下:1、常用SAR和全极化SAR水体提取方法的双极化数据适用性分析。针对以往常用的水体信息提取方法大多应用于单极化SAR数据,以及少量利用全极化SAR数据进行包含水体目标在内的地物场景分类的现状,本研究对比分析了这些方法在双极化数据不同水体环境类型下的适用性,例如:四周存在山体、四周平坦以及城市等不同周边环境。2、提出了基于极化熵差（（35）H）的水与易混淆非水目标区分方法。针对水体与易混淆非水弱散射目标区分的问题,通过分析这些目标已有的双极化特征以发掘可使用的有效特征,随后联合考虑目标周围环境因素,构造全新的双极化特征—极化熵差（35）H,实验表明利用该特征使用自适应阈值法可对水与易混淆非水目标进行有效的区分。3、提出了基于改进各向异性度的水体内部悬浮物提取方法。由于双极化目标分解（H/α分解）的计算过程复杂,且表达式的物理含义不直观,后续通过改进各项异性度A参数得到新参数A’,相比于极化熵H,该参数表示的物理意义更为直观,对于大数据的参数计算也有一定速度的提升。随后利用A’构造类似于H/α的新分类平面A/’α,该平面也能对目标进行有效分类。联合A/’α平面,通过分析水体悬浮物区域与清澈水体区域的特征,选取有效特征进行进一步的水体内部区域分类。分类结果表明此方法适用于悬浮物的空间分布监测。
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