第一章  緒論

第一節(jié)研究背景及意義

農(nóng)作物分類(lèi)是農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，一步開(kāi)展農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量等專(zhuān)題監(jiān)測(cè)的前提(楊邦杰等，2002；田海峰等，2015)。及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取農(nóng)作物類(lèi)型、面積及空間分布信息，可為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理分配農(nóng)業(yè)資源以及保障國(guó)家糧食具有重要意義(唐華俊等，20pan style="font-family:宋體">；史飛飛等，2018)。光學(xué)遙感因具有客觀、準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)范圍廣、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物分類(lèi)研究。20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者基于光學(xué)遙感影像對(duì)不同時(shí)空尺度和種植結(jié)構(gòu)下的農(nóng)行了大量的農(nóng)作物分類(lèi)與長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)研究，在理論和方法層面都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展(劉吉?jiǎng)P等，20pan style="font-family:宋體">；謝登峰等，20pan style="font-family:宋體">；Turker et apan style="font-family:宋體">．，201pan style="font-family:宋體">。以往的研究表明。結(jié)合農(nóng)作物的物候信息，光學(xué)遙感影像可以準(zhǔn)確區(qū)分農(nóng)作物類(lèi)型和狀況。但是，在農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵物候階段，由于受到云雨霧天氣的影響，足量、連續(xù)、清晰的光學(xué)遙感影像常難以獲取。受影像的質(zhì)量和數(shù)量所限，農(nóng)作物面積監(jiān)測(cè)和制圖的準(zhǔn)確性、時(shí)效降低(王迪等，2014)。

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)遙感技術(shù)不依賴(lài)太陽(yáng)光成像，也不受天氣條件的制約，具有全天時(shí)、全天候監(jiān)測(cè)地表信息的能力。早期(1989--200pan style="font-family:宋體">年)的農(nóng)作物SAR分類(lèi)研究受到雷挾持術(shù)靜屠7k名傅用單極化影像作為數(shù)據(jù)源，可選取的極化方式僅為VV或HH。因此學(xué)者們分析不同地物后向散射系數(shù)的差異，探究其時(shí)域變化特征開(kāi)展農(nóng)作物分類(lèi)研究(Le T0an et apan style="font-family:宋體">．，1989：Aacher et apan style="font-family:宋體">．，1995；Ribbes et apan style="font-family:宋體">．，1999；Shao et apan style="font-family:宋體">．，200pan style="font-family:宋體">，楊沈斌等，2008)。此時(shí)基于SAR的農(nóng)作物分類(lèi)研究對(duì)象單一，大多為水稻，并且僅利用單極化、單頻率的信息，分類(lèi)精度普遍不高年來(lái)．機(jī)載、星載SAR及其應(yīng)用發(fā)展迅速，為SAR影像的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)保障。隨著ALOS PALSAR、RADARSAT．2、TerrasAR．X、GF．3等相繼發(fā)射升空，全極化SAR數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用變得更為廣泛。全極化SAR(簡(jiǎn)稱(chēng)極化SAR)，具有4個(gè)極化通道，是建立在傳統(tǒng)SAR系統(tǒng)上的一種新型SAR系統(tǒng)，通過(guò)電磁波不同的發(fā)射和接收方式的組合對(duì)地行全極化測(cè)量。相比單、雙極化，全極化數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)地物的形狀、尺、空間分布和方向更加敏感，能夠更全面地刻畫(huà)觀測(cè)目標(biāo)的散射機(jī)制從而提供更豐富的地表信息，在農(nóng)作物分類(lèi)方面有巨大的應(yīng)用潛力(孫政等，20pan style="font-family:宋體">；Liu et apan style="font-family:宋體">．，2019)。

遙感在大范圍的農(nóng)情監(jiān)測(cè)中有著不可替代的作用，其中光學(xué)遙感受云雨天氣影響較大，在作物生長(zhǎng)關(guān)鍵期往往無(wú)法獲得足量清晰的光學(xué)遙感影像，嚴(yán)重影響了遙感作物識(shí)別的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，而合成孔徑雷達(dá)能夠全天時(shí)、全天候?qū)Φ匚锬啃斜O(jiān)測(cè)。和光學(xué)數(shù)據(jù)不同。極化SAR數(shù)含了目標(biāo)的散射矩陣、幾何結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和介電常數(shù)信息，對(duì)地表植被散射體的幾何形狀、高度都很敏感，能夠彌補(bǔ)光學(xué)遙感的不足，在農(nóng)作物識(shí)別和監(jiān)測(cè)中具有優(yōu)勢(shì)。

SAR傳感器的不斷完善和極化SAR圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，基于SAR數(shù)據(jù)在作物分類(lèi)識(shí)別、土地覆蓋／利用等方面的研究也逐漸增多。但依然存在以下不足：其一，當(dāng)前研究多以識(shí)別水稻為主，對(duì)于難以識(shí)別的旱地作物研究較少；其二，目前對(duì)旱地作物識(shí)別精度不高均識(shí)別精度不足85％；其三，缺乏對(duì)不同作物散射機(jī)制及其隨時(shí)相變化的研究，導(dǎo)致分類(lèi)算法機(jī)理性不足，普適性較差。為此，本研究擬開(kāi)展應(yīng)用多時(shí)相全極化SAR數(shù)據(jù)的旱地作物識(shí)別研……