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遥感技术与应用  2019, Vol. 34 Issue (4): 839-846    DOI: 10.11873/j.issn.1004-0323.2019.4.0839
遥感应用     
基于灰色系统理论的植被物理参数与极化分解参数的关联分析
李春江1,2(),沈国状2(),张继超1
1. 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院,辽宁 阜新 123000
2. 中国科学院遥感与数字地球研究所 数字地球重点实验室,北京 100094
Correlation Analysis of Vegetation Physical Parameters and Polari-zation Decomposition Parameters based on Grey System Theory:A Case Study in Poyang Lake Wetland
Chunjiang Li1,2(),Guozhuang Shen2(),Jichao Zhang1
1. School of Geomatics, Liaoning Technology University, Fuxin 123000, China
2. Key Laboratory of Digital Earth, Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
 全文: PDF(3603 KB)   HTML
摘要:

结合灰色系统理论,基于3期(2013、2015和2016年)鄱阳湖湿地植被物理参数数据和RADARSAT-2极化SAR影像数据,分别建立植被生物量、极化分解分量与鄱阳湖植被物理参数的关系模型,并分析不同植被物理参数对生物量积累的贡献和对极化分解分量的影响。结果表明:在植被生长旺盛初期阶段到旺盛稳定阶段,对植被生物量积累贡献较大的主要是植株参数和下垫面参数,对极化分解分量影响较大的主要是下垫面参数和茎秆参数,并根据各阶段较大关联度数据合理地分析和确定了野外采样参数。

关键词: 灰色关联极化SAR极化分解鄱阳湖湿地植被物理参数生物量    
Abstract:

Based on the Grey System Theory, combing the three periods (2013, 2015, and 2016) of the RADARSAT-2 Polarimetric SAR (PolSAR) data and the vegetation physical parameters data collected from Poyang Lake wetland, we established the relationship model for the vegetation physical parameters with vegetation biomass and the polarization decomposition components, respectively. We analyzed the contribution of different vegetation physical parameters to biomass accumulation and their influence on polarization decomposition components. The results show that from the vegetation growing faster to slower stage, the plant parameters and underlying surface parameters are the main factors that contribute to the vegetation biomass accumulation. The main effective factors for the polarization decomposition components are the land surface parameters and the stem parameters.The parameters of field sampling are analyzed and determined based on the larger correlation degree data at each stage.

Key words: Grey correlation    Polarimetric SAR    Polarization decomposition    Poyang lake    Wetland vegetation    Physical parameters    Biomass
收稿日期: 2018-05-08 出版日期: 2019-10-16
ZTFLH:  TP79  
基金资助: 国家自然科学基金青年项目(41401483);国家自然科学基金重大项目(41590852)
通讯作者: 沈国状     E-mail: 2215190526@qq.com;shengz@radi.ac.cn
作者简介: 李春江(1994-),男,内蒙古赤峰人,硕士研究生,主要从事微波遥感反演研究。E-mail:2215190526@qq.com
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李春江
沈国状
张继超

引用本文:

李春江,沈国状,张继超. 基于灰色系统理论的植被物理参数与极化分解参数的关联分析[J]. 遥感技术与应用, 2019, 34(4): 839-846.

Chunjiang Li,Guozhuang Shen,Jichao Zhang. Correlation Analysis of Vegetation Physical Parameters and Polari-zation Decomposition Parameters based on Grey System Theory:A Case Study in Poyang Lake Wetland. Remote Sensing Technology and Application, 2019, 34(4): 839-846.

链接本文:

http://www.rsta.ac.cn/CN/10.11873/j.issn.1004-0323.2019.4.0839        http://www.rsta.ac.cn/CN/Y2019/V34/I4/839

图1  研究区极化分解及采样点位图
图2  极化分解分量能量值散点图
时间 二次散射 体散射 单次散射
均值/方差 均值/方差 均值/方差
2013.04.07 0.01/0.01 0.08/0.02 0.02/0.02
2015.04.04 0.03/0.04 0.16/0.07 0.08/0.06
2016.03.19 0.01/0.01 0.20/0.09 0.16/0.14
表1  极化分解分量能量值均值
图3  极化后向散射系数散点图
时间 VV HV HH
均值/方差 均值/方差 均值/方差
2013.04.07 -17.93/2.78 -22.56/2.19 -15.19/1.84
2015.04.04 -13.93/2.28 -19.65/2.22 -11.44/2.88
2016.03.19 -12.58/2.33 -19.25/2.38 -10.21/3.34
表2  极化后向散射系数均值
采集时间 采样环境 生长阶段 关联度顺序
2013.04.06~09 有出穗、直立 旺盛稳定期 叶片参数>植株密度>叶片数>茎秆参数>土壤含水量>茎叶夹角>植被含水量
2015.04.03~08 倒伏、芦苇遮挡 过渡期 土壤含水量>茎叶夹角>茎秆参数>叶片参数>植被含水量>植株密度>叶片数
2016.03.18~22 烧过、倒伏 旺盛初期 植株密度>叶片数>茎秆参数>叶片参数>土壤含水量>植被含水量
表3  物理参数与生物量关联度顺序(降序)
物理参数 2013年 2015年 2016年
Freeman-Dbl Freeman-Vol Freeman-Odd Freeman-Dbl Freeman-Vol Freeman-Odd Freeman-Dbl Freeman-Vol Freeman-Odd
植株密度 0.70 0.61 0.71 0.72 0.68 0.72 0.72 0.64 0.67
植被含水量 0.64 0.66 0.65 0.70 0.68 0.71 0.74 0.66 0.76
土壤含水量 0.66 0.70 0.67 0.77 0.76 0.71 0.73 0.77 0.74
茎秆参数 0.74 0.71 0.72 0.78 0.75 0.73 0.72 0.68 0.68
叶片参数 0.73 0.67 0.71 0.77 0.73 0.70 0.71 0.69 0.69
叶片数 0.68 0.70 0.73 0.69 0.69 0.69 0.67 0.70 0.66
茎叶夹角 0.70 0.67 0.73 0.68 0.75 0.63
表4  物理参数与极化分解分量关联度矩阵
时间 Freeman-Dbl Freeman-Vol Freeman-Odd
2013年

茎秆参数

叶片参数

茎秆参数

叶片数

叶片数

茎叶夹角

2015年

茎秆参数

叶片参数

土壤含水量

茎叶夹角

茎秆参数

植被密度

2016年

植被含水量

土壤含水量

土壤含水量

叶片数

植被含水量

土壤含水量

表5  与极化分解分量最大关联参数 polarization decomposition components
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