合成孔径雷达遥感在林业中的应用

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　　合成孔径雷达（SAR）具有极化和干涉两方面特性，对地物的纹理特征和位置信息十分敏感，在地类判别、森林测高、蓄积量估测等方面具有独特的优势，有效支持大范围的森林资源调查，为辅助林业绿色发展提供数据来源和参考依据。
　　1 合成孔径雷达的特点
　　SAR以电磁波1毫米至1米的微波作为工作波段，采用侧视成像方式，主动发射电磁脉冲信号并接受目标地物回波，从而获取地物的影像特征和理化参数。其最大的特点是采用主动成像方式，波段穿透性强，相比常见的快鸟（Quickbird）等可见光遥感技术，具有全天时、全天候、不受云雾雨雪等极端气象条件影响的优势，在自然灾害应急遥感、冰雪覆盖地区探测以及我国南方夏季阴雨季节的国土遥感监测等方面发挥出重要作用。以ALOS-2、Radarsat-2和TerraSAR-X为代表的一批先进SAR传感器，采用多个极化通道，不同极化方式与同一分辨单元会产生差异性的作用，从而提取出更多有关地物结构的物理参数。同时，SAR干涉测量基于雷达侧视成像的原理实现了目标地物的测距，结合卫星星历数据，实现了大范围的地形测绘成果和地形结构形变监测。
　　2 合成孔径雷达在林业中的应用
　　森林是陆地上最大的生态系统，在维持全球碳循环平衡和减缓温室效应等方面起到了至关重要的作用。根据国家林业局相关要求，到2035年我国将初步实现林业现代化，森林覆盖率由目前的21.7%提高至26.0%，蓄积量力争达到210亿立方米。掌握森林资源总体情况是制定林业绿色发展指标的依据，基于地面的森林资源调查的传统方式会大量耗费人力物力，以森林资源规划设计调查（二类调查）为例，每10年开展一次，在当前大规模的国土绿化、退耕还林工程、生态文明建设等背景下，无法满足国民经济发展对林业产业和森工产品的动态需求变化。SAR技术具备高分辨率和丰富的地物信息识别能力，相比可见光遥感，在树高、蓄积量、生物量等参数的提取能力方面具有一定优势，成为辅助森林资源调查、火点监测、理化参数反演的有效手段，使得实时、动态、大范围地森林资源监测成为可能。
　　在地类识别方面：不同的极化散射机理会造成像元亮度值的差异和纹理特征。尽管森林植被层次结构复杂，回波散射中心多，表现为亮度分布不均，但林地多分布于山地，地形透视收缩效果显著，可以辅助森林区域的判读;建筑物、构筑物和道路等具有明显的形状，入射波发生二面角反射，回波能量强，亮度高;水体为奇次反射，回波能量极低，表现为黑色区域。对于TerraSAR-X等具备较好干涉效果的SAR系统，可以采用两景或多景影像生成相干系数图，利用相干系数区分地物。
　　在树高测量方面：传统小班尺度的森林测高需要通过设置样地，并选取样本木的方式实测，效率低且现实性差。干涉SAR是基于两景SAR数据的干涉相位信息，结合微波极化特性分别提取冠层和地表的散射相位中心，计算地面至冠层的相位差，转换为森林高度，目前较为普遍使用的有相干散射模型和三阶段算法。
　　在蓄积量估测方面：使用光学数据和实测蓄积量的结果显示，虽然可以建立二者的线性或非线性关系，但是受到致密冠层结构的影响，光学数据的蓄积量估测，存在明显阈值范围。而SAR具有一定的穿透性，作用于与蓄积量联系更为紧密的木質部，通过光学影像和SAR数据的估测使分析结果的精度明显提高。
　　3 结语
　　SAR技术在森林资源调查和林业经营管理方面具有切实有效的辅助作用，随着国产高分三号卫星和机载SAR平台的推广使用，将不断丰富林业遥感的测试手段，提升森林资源调查的现代化水平。
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