地物电磁散射特性测量实验与理论研究

本文理论结合实验测量研究了地面和植被的电磁散射特性。阐述了粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似法和微扰近似法原理,数值分析了粗糙面的粗糙度和介电常数对后向散射特性的影响。详细描述了地面特征参数的测量以及地物电磁散射特性实验测量过程和散射计测量原理。用经验模型计算了土壤和植物的等效介电常数,分析了土壤成分和湿度对介电常数的影响,以及土壤的后向散射系数随均方根高度、相关长度和介电常数的变化情况。将均匀覆盖有初生冬小麦的耕地近似为指数谱分布的单层植被模型,采用小斜率近似法计算了其后向散射系数,并与实验数据进行了对比。采用椭圆球的广义Rayleigh-Gans(GRN)近似模拟了植被模型,如植物的叶片和茎,计算了其散射场。根据Monte-Carlo方法模拟计算了由叶片、茎组成的单簇植被(蓬科草和刺麻)的一阶散射场,单簇植被的总散射场是将单个散射体的散射场进行相干叠加获得的。采用修正的菲涅尔散射系数以及微扰法近似计算了地表的散射系数,分析了地表高度和曲率因素对体-面散射的影响。数值计算簇随机分布的植被后向散射特性,对比分析了簇的分布规律和簇间距离以及采样样本对后向散射系数的影响;利用F.T.Ulaby和M.C.Dobson提出的经验模型和指数模型对实验数据进行了拟合,给出了拟合参数,建立了实验区地物电磁散射的经验模型。