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森林是地球生物圈的主体,在整个地球系统中对水、碳和能量的循环都起着非常重要的作用。同时,森林生态系统也是陆地生态系统的主体,其占地总面积超过40亿hm2,约占陆地总面积的31%。所以科学家们都认为森林是最具有研究意义的生态系统之一。雷达微波遥感技术是从20世纪60年代开始发展起来的,为各先进国家竞相发展。在上个世纪90年代达到高潮,而今雷达遥感技术已经是广泛应用的一个重要的遥感手段。微波遥感因其电磁波波长比较长,对地物具有一定的穿透能力,可以穿透森林冠层,对森林生物量的主体树干产生反射作用而被用于对森林环境的监测。然而,基于电磁波原理和辐射传输理论的机理模型在开发和应用上仍存在很多问题。就应用而言,机理模型多由C、C++、FORTRAN语言编写,多为控制台应用程序。因其没有良好的可视化界面,造成对模型的每次使用,都需要对模型源代码文件进行参数数值的修改。非专业人员,在模型的学习和使用上都较难掌握。这就对微波辐射传输模型的使用和传播带来了很大的不便。完善机理模型对其进行可视化开发,有着重要的应用推广和技术研究意义。本论文的研究内容分为两个部分:微波散射模型可视化开发、森林生物量估算。本文通过运用C#、FORTRAN和MATLAB三门编程语言,对微波散射模型正演模拟和结构参数反演模拟分别进行相应源代码的编写工作。把雷达微波散射模型和ALOS PALSAR雷达影像数据应用于大兴安岭图强林业局,估算其林业局林区的森林生物量。研究结果如下:(1)机理模型可视化界面开发语言选用C#语言,程序编辑器平台选用Microsoft Visual Studio 2010编辑器;模型核心算法改进开发语言选用FORTRAN语言,程序编辑器平台选用Intel Visual Fortran 2011,有效的可视化界面大大提高了模型操作效率,起到对模型内核算法的保护和封装。(2)本研究充分考虑了L波段微波信号与森林冠层各组分的相互作用,对原有微波冠层散射模型进行了可视化的改进,实现了对森林总体散射特性的模拟。改进的模型在可视化方面得到了很大的提高。(3)利用MATLAB编译平台的遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化工具包,对ALOS PALSAR影像数据进行森林结构参数反演制图,估算的森林生物量存在一定的误差,将在后续研究中继续完善。(4)ALOS/PALSAR具有获取多种空间分辨率(6.25-100M)和幅宽范围(35-350KM)数据的能力。随着ALOS-2的发射计划的实施,PALSAR数据的空间分辨率(1-3M)、时相分辨率(14d)将极大提高。因此进一步改进和完善基于辐射传输理论的微波冠层散射模型,并利用L波段雷达数据开展森林参数的定量反演研究,是今后进一步研究的重点,对森林生长监测和生物量恢复估算将具有潜在的应用前景。