粗糙面和植被電磁散射解析及數(shù)值方法研究.pdf

1、粗糙表面及植被電磁散射理論的研究，作為電磁面散射和體散射的典型代表，因其在氣象、海洋、環(huán)境、軍事等諸多領域的重要應用，成為專家學者們關注的熱點。本文針對粗糙面及植被電磁散射的相關解析理論和數(shù)值方法進行了較深入的研究工作。 粗糙面的電磁散射的解析理論方面，本文就前人解析模型中對粗糙面斜率的隨機分布特性只做了簡單近似這一問題，針對介質粗糙面提出了統(tǒng)計斜率基爾霍夫模型，完整地考慮了粗糙面高度和斜率兩組隨機特性，建立了較為準確的單散射理

2、論模型。該模型引入了表面法向量的聯(lián)合概率分布函數(shù)來表征法向量之間的聯(lián)合分布規(guī)律；為計算散射幅度統(tǒng)計平均中涉及的多重概率積分，模型引入了具有較明確物理意義的協(xié)方差矩陣分解機制，并對該分解機制進行了較為完整的理論推導，得到散射功率的分解機制，從而對散射系數(shù)表達式中的六重變量積分進行了簡化，最終得到散射系數(shù)的簡單解析表達式。 粗糙面散射數(shù)值方法方面，針對Tsang等提出的用于二維粗糙面仿真的稀疏矩陣正則網(wǎng)格方法中存在的對于大粗糙度表面

3、收斂性較差及內存需求大等問題，進行了初步的探討；編程實現(xiàn)了的該方法，從而為驗證解析模型、解決收斂性問題并對數(shù)值進行深入研究搭建了仿真平臺。 植被電磁散射的方面，本文對作為典型矮植被的大豆的后向散射場的進行了研究，所采用的方法吸取了分支模型和相位幅度修正模型的長處。在建立植株間分布模型時，考慮到大豆植株在栽種時所具有的準周期性的特點，引入了天線陣的方法來描述植株間的分布情況。再次，對于粗糙表面的散射貢獻，不同于通常采用的經典基爾霍