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近年来,各类典型地表的雷达回波特性已广泛应用于星载与机载SAR成像、伪装以及目标探测等领域。对典型地表的电磁散射研究是复杂地表环境中进行目标探测,农作物长势监测以及全球气候变暖程度预估等技术的关键。只有开展对典型地表散射回波的系统研究,从本质上掌握地物散射的各种特征,才能从根本上推动雷达对地微波遥感技术的发展,更高效的挖掘雷达遥感数据的应用潜力。本文首先讨论了典型地物的复介电常数等效模型,建立了双层植被的双站非相干散射模型、簇分布植被的相干散射模型以及毫米波段水泥沥青路面的面-体散射模型。接下来,以典型地物的多频段散射实测数据为基础,反演获得了实测地表的等效参数统计特征,并在此基础上,建立了多频段地表的后向散射经验模型以及全方位角面散射地表的双站散射经验模型。论文的主要内容及创新点包括: 1、双站雷达散射系数中包含了地表的多维散射信息。论文中首先建立了双层农作物植被的双站非相干散射模型,分析了小麦和大豆在L波段和C波段情况下的一阶双站散射系数随散射角和散射方位角的变化关系。接下来,为了解决簇分布植被在水平方向分布不均匀或入射波较低时相干散射场不可忽略等问题,建立了盐碱地簇随机分布植被的一阶双站相干散射模型,计算了L波段和X波段甘肃盐碱地簇分布植株的后向散射回波值,并与实测数据进行了对比。最后,分析了盐碱地簇分布植被的双站散射系数随簇分布规律以及簇间隔大小的变化规律。 2、为了适应毫米技术的大力发展,论文中建立了毫米波段半空间水泥、沥青路面的面-体复合散射模型以及冰层覆盖下的水泥、沥青路面的面-体复合散射模型。将水泥、沥青路面填充的砂砾视为各向同性,根据Eric反演得到的体散射粒子的相矩阵和消光矩阵等效值,计算得到后向全角度范围内的体散射回波值。采用改进的积分方程模型(AIEM)计算了路面的面散射回波值。总散射回波为体散射回波和面散射回波之和。最后分析了路面表层粗糙度、路面是否存在冰层以及冰层厚度对后向总散射回波的影响。 3、进行L、S、X和Ku波段,裸土、水泥地、沙地、花生地、玉米地以及草地的雷达后向散射测量实验。针对实测工作中遇到的输入参数测量困难、测量不准确以及地表散射理论建模复杂等问题,文中提出了等效模型和等效参数的方法。对于无植被覆盖的规则化单纯地表区域,忽略地表的精细结构,如地表组分、分层深度等,采用AIEM等效面散射模型,反演得到多频段裸土、水泥地及沙地的等效粗糙度参数和电磁参数。对于植被等复杂地表,忽略植被茎、叶、杆的尺寸、分布密度及其湿度等信息,将植被地表等效为一层球形Rayleigh粒子的随机介质,联合遗传算法和四频段雷达后向散射实测数据,反演获取了其等效参数统计特征。 4、简化了随机粗糙面散射和离散随机介质体散射地表的相关理论模型,建立了单频段面散射、面-体散射地表的后向散射经验模型。在此模型的基础上添加了频率项作用,建立了面散射、面-体散射地表后向散射回波与入射角、频率之间的经验模型。最后,根据反演获取的地表等效参数值,创建了裸土,水泥地和沙地的双站散射系数数据库,并建立了面散射地表的全方位角双站散射系数经验模型。良好的数据拟合结果说明了所建经验模型具有较好的准确度和适用性。该双站经验模型最大的意义在于大区域复杂地表以及地表与目标复合散射回波的快速准确预测。该测算融合算法将会为目标的高精度探测研究提供重要的参考价值。