Исследование и учет систематических и случайных ошибок определения высоты леса на основе комбинированных интерферометрических данных TanDEM и ALOS PALSAR

В докладе представлены результаты исследования и учета систематических и случайных ошибок определении высоты соснового леса на базе комбинации интерферометрических данных X- и L-диапазонов по полигону Верхняя Березовка. Полигон располагается на севере г. Улан-Удэ в пригородной зеленой зоне в отрогах горного хребта Улан-Бургасы. В основном покрыт сосновым лесом. Превышение высот над долиной реки Селенга составляет до 310 м. Поверхность склонов, впадин и гребней холмов относительно гладкая. Для анализа и учета влияния характеристик лесной среды на спутниковые измерения на полигоне проведены измерения высоты леса, запасов древостоя, полноты и диаметров стволов.
Источниками систематических ошибок являются технология получения и методология обработки радиоинтерферометрических данных: 1) особенности аппаратуры (усреднение отраженного сигнала, спекл, эффект насыщения и т.п.; 2) несовершенство метода (неточность геопривязки, относительное смещение ЦММ и ЦМР и т.п.); 3) влияние рельефа местности. Случайные и остаточные ошибки определяются вариациями: 1) физических условий съемки (температуры, влажности и т.п.); 2) параметров леса (высоты, полноты, запасов древостоя и т.п.).
Основой определения высоты леса является разность интерферометрических фаз TAnDEM-TerraSAR-X и ALOS PALSAR1, соответствующих отражению от верхней и нижней границ леса. В отличии от непосредственной разности цифровых моделей местности и рельефа (ЦММ и ЦМР), ошибка вследствие относительного смещения интерферометрических фаз в несколько раз меньше. В сочетании с маской растительности и маской верхних частей крон деревьев это позволило снизить систематическую ошибку в среднем до 0,2-1,7 м.
После исключения систематических ошибок проведен корреляционно-регрессионный анализ и получены эмпирические зависимости случайных ошибок определения высоты от характеристик леса. Анализ остаточных ошибок показал, что наиболее эффективен метод последовательной итерации, что позволило решить обратную задачу определения высоты леса, запаса древостоя и диаметров деревьев на основе разности интерферометрических фаз и ошибок определения высоты леса с относительной точностью 6-7% для данного полигона.