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Einflüsse der Waldstruktur auf die Messparameter voll polarimetrischer abbildender Radarsysteme


Zuberbühler, Lukas Daniel. Einflüsse der Waldstruktur auf die Messparameter voll polarimetrischer abbildender Radarsysteme. 2014, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Summary: The focus of this thesis is the investigation of forests using fully polarimetric synthetic aperture radar (SAR). The main goal is to describe mechanisms and parameters that influence the measured backscatter. To that end, methods were developed that relate structural vegetation parameters to observables of a fully polarimetric SAR system. To evaluate the methods and to formulate and test hypotheses, an additional method was developed to realistically simulate SAR data. Preserving a physically correct formulation, simulated backscatter data of a complex, realistic tree model was generated that is directly comparable with in natura SAR observations. Differences between observed and modelled backscatter were shown to be caused by mechanisms that can be related to structural vegetation properties. This structural dependency was con- firmed at multiple test sites and in simulated data. Consideration of vegetation parameters has the potential to increase the reliability of estimation of parameters such as biomass from SAR data.

Zusammenfassung: Im Zentrum dieser Arbeit steht die Untersuchung von Waldgebieten mittels voll polarimetrischem synthetic aperture radar (SAR). Das Ziel ist es, Mechanismen und Parameter zu beschreiben, die die gemessene Rückstreuung beeinflussen. Dazu werden Methoden entwickelt, um strukturelle Vegetationsparameter in Beziehung zu setzen mit Messparametern eines voll polarimetrischen SAR-Systems. Zur Überprüfung der Methodik, aber auch um Hypothesen zu entwickeln und zu testen, wird zusätzlich ein Verfahren entwickelt, realitätsnahe SAR-Daten zu simulieren. Unter Beibehaltung einer physikalisch möglichst exakten Formulierung wird die simulierte Rückstreuung eines aus strukturell komplexen, naturnahen Einzelbaummodellen aufgebauten Si- mulationsszenarios in Datenprodukte umgesetzt, die direkt vergleichbar sind mit den in natura erhobenen SAR-Messdaten. Es wird gezeigt, dass Unterschiede zwischen beobachteter und simulierter Rückstreuung auf Rückstreumechanismen zurückgeführt werden können, die mit strukturellen Eigenschaften der Vegetation schlüssig in Zusammenhang gebracht werden können. Diese Strukturabhängigkeit wird in mehreren Testgebieten nachgewiesen und durch simulierte Daten nachvollzogen. Die Berücksichtigung von verschiedenen Vegetationsparametern hat das Potenti- al, die Zuverlässigkeit der Schätzung weiterer Parameter wie der Biomasse aus SAR-Daten zu verbessern.

Abstract

Summary: The focus of this thesis is the investigation of forests using fully polarimetric synthetic aperture radar (SAR). The main goal is to describe mechanisms and parameters that influence the measured backscatter. To that end, methods were developed that relate structural vegetation parameters to observables of a fully polarimetric SAR system. To evaluate the methods and to formulate and test hypotheses, an additional method was developed to realistically simulate SAR data. Preserving a physically correct formulation, simulated backscatter data of a complex, realistic tree model was generated that is directly comparable with in natura SAR observations. Differences between observed and modelled backscatter were shown to be caused by mechanisms that can be related to structural vegetation properties. This structural dependency was con- firmed at multiple test sites and in simulated data. Consideration of vegetation parameters has the potential to increase the reliability of estimation of parameters such as biomass from SAR data.

Zusammenfassung: Im Zentrum dieser Arbeit steht die Untersuchung von Waldgebieten mittels voll polarimetrischem synthetic aperture radar (SAR). Das Ziel ist es, Mechanismen und Parameter zu beschreiben, die die gemessene Rückstreuung beeinflussen. Dazu werden Methoden entwickelt, um strukturelle Vegetationsparameter in Beziehung zu setzen mit Messparametern eines voll polarimetrischen SAR-Systems. Zur Überprüfung der Methodik, aber auch um Hypothesen zu entwickeln und zu testen, wird zusätzlich ein Verfahren entwickelt, realitätsnahe SAR-Daten zu simulieren. Unter Beibehaltung einer physikalisch möglichst exakten Formulierung wird die simulierte Rückstreuung eines aus strukturell komplexen, naturnahen Einzelbaummodellen aufgebauten Si- mulationsszenarios in Datenprodukte umgesetzt, die direkt vergleichbar sind mit den in natura erhobenen SAR-Messdaten. Es wird gezeigt, dass Unterschiede zwischen beobachteter und simulierter Rückstreuung auf Rückstreumechanismen zurückgeführt werden können, die mit strukturellen Eigenschaften der Vegetation schlüssig in Zusammenhang gebracht werden können. Diese Strukturabhängigkeit wird in mehreren Testgebieten nachgewiesen und durch simulierte Daten nachvollzogen. Die Berücksichtigung von verschiedenen Vegetationsparametern hat das Potenti- al, die Zuverlässigkeit der Schätzung weiterer Parameter wie der Biomasse aus SAR-Daten zu verbessern.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Schaepman Michael E, Meier Erich
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Institute of Geography
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:910 Geography & travel
Language:German
Place of Publication:Zürich
Date:2014
Deposited On:15 Jan 2015 08:25
Last Modified:07 Apr 2020 06:49
Number of Pages:285
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/permalink/f/5u2s2l/ebi01_prod010335023 (Library Catalogue)

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Language: German
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