基于准晶体近似的多层积雪 InSAR 散射模型

积雪参数是水文模型、气候变化研究重要的指示因子, 并且具有典型的垂直分层特性. 遥感可反演获得大范围的积雪参数信息, InSAR技术在积雪垂直结构探测方面具有优势, InSAR散射模型可揭示电磁波与积雪介质作用的物理过程, 是InSAR进行积雪垂直结构探测的基础. 单层积雪的InSAR散射模型已经进行了较为充分的研究, 但无法应用于多层积雪, 针对此问题, 本文利用准晶体近似理论(QCA)描述积雪的相干散射特性, 引进分层因子描述积雪分层特性对SAR观测场共轭积的影响, 构建了多层积雪QCA/InSAR散射模型, 并以X波段(9.6GHz)为例, 模拟了不同类型的多层积雪的体相干系数. 结果表明, 本模型适用于多层积雪, 多层积雪的子层顺序对体相干系数有较大的影响; 相对于单层模型, 多层模型具有极化差异, 理论更完整, 具有更大适用范围. 为使模型更易用于积雪参数反演算法, 本文还发展了简化的多层模型, 模型相对于完整模型损失了极化信息, 但其模拟的不同积雪类型的相干系数与完整模型相比均具有比较好的一致性; 分析表明所提出的同极化体相干系数差的辐角, 相对于相干系数的辐角差, 对积雪子层序列参数的差异更为敏感, 更利于参数反演算法的发展. 模型的建立对加深电磁波与积雪相互作用的认识, 完善InSAR散射理论, 以及发展积雪参数反演算法有重要意义.