研究大豆组分与结构对 L 波段后向散射影响的三维全波模型
计算物理
2024-02-06 v1 信号处理
摘要
微波遥感为监测大豆等矮密植被的生长提供了强大的工具。随着植物的成熟，其生物量和三维结构的变化会影响电磁 (EM) 后向散射信号。这种后向散射信息蕴含着关于作物健康状况和产量的宝贵线索，促使人们需要全面了解大豆的结构和生物物理特性以及土壤特征如何共同构成总的后向散射特征。在本研究中，开发了一个用于模拟大豆田 L 波段后向散射的全波模型。该模型利用 ANSYS 高频结构模拟器 (HFSS) 框架，求解电磁波从逼真的大豆三维结构模型上的散射，明确结合了植株间的散射效应。该模型对后向散射的估计与 SMAPVEX16-MicroWEX 和 SMAPVEX12 的野外观测结果吻合良好，同极化的平均差异为 1-2 dB，交叉极化的平均差异小于 4 dB。此外，该模型有效地再现了整个生长季作物后向散射的时间动态。HFSS 分析表明，茎和荚是 HH 极化后向散射的主要贡献者，而分枝贡献于 VV 极化，叶片则影响交叉极化特征。此外，对三维裸土表面进行的敏感性研究表明，即使均方根高度和相关长度保持不变，同极化和交叉极化的平均变化也达到 8 dB。
引用
@article{arxiv.2402.02292,
title = {A 3-D Full-Wave Model to Study the Impact of Soybean Components and Structure on L-Band Backscatter},
author = {Kaiser Niknam and Jasmeet Judge and A. Kaleo Roberts and Alejandro Monsivais-Huertero and Robert Moore and Kamal Sarabandi and Jiayi Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.02292},
year = {2024}
}