sar sensor传感器的作用_用光学、SAR、Lidar卫星监测红树林的大小和形状

红树林是生态环境研究的核心对象，在地球上维持最大的生物多样性以及生产能量。作为全球重要的自然碳汇，红树林生态系统也是众多动植物栖息地，并为世界上数百万人提供了基础生态屏障。

但是红树林也受到了农业发展、城市化进程加快、海平面上升以及热带气旋带来的破坏与威胁的影响，
因此掌握其健康的总体状况对于实现对其有效保护及可持续发展具有重要意义。
此外，
利用遥感技术不仅能够监测其覆盖范围和垂直高度等关键指标，
而且能够全面掌握其健康状况。

一、光学影像

红树林通常多见于热带和亚热带的狭长海岸线上。光学遥感技术常被用来绘制这些森林的重要范围。然而这些沿海区域常常受到云层覆盖的影响 导致难以定期获取数据

在2011年美国地质调查局（USGS）的支持下, 利用Landsat遥感影像系统绘制出了全球范围内红树林分布的地图. 研究团队共整理并获取了大量热带及亚热带海岸线区域的无云遥感图像样本. 该研究涉及多达 个地理区域的红树林种类及其分布情况, 这些红树林覆盖总面积约为东海岸沿线长达约一百三十七万七千六百平方公里. 这些原始数据现已成为后续一系列海洋生态学及 red树林保护相关研究的重要基础.

二、SAR

合成孔径雷达（SAR），作为一种主动遥感手段，在毫米波段特性的基础上实现了对复杂环境如云层覆盖区域以及昼夜都能够进行成像捕捉。该系统还具备穿透森林等复杂障碍的能力，这种能力对于光学遥感技术而言则显得尤为突出。

该系统通过光学传感器获取的信号能够反映叶片中的叶绿素含量；而采用该系统的SAR传感器返回值与其所监测叶片的尺寸、形态以及水分含量之间呈正相关关系；可参考NASA发布的SAR手册：该手册详细介绍了森林监测与生物量估算的方法；https://servirglobal.net/Global/Articles/Article/2674/sar-handbook-comprehensive-methodologies-for-forest-monitoring-and-biomass-estimation

NASA的资深专家Marc Simard于2018年出版研究论文,利用Sar和Lidar数据进行全球红树林面积的监测。

Simard主要依赖SAR数据源来执行其SRTM任务。该设备采用C波段雷达系统（约5.6厘米）作为其核心组件，并覆盖较小的空间范围（如较小的微米级雷达频段）。例如C、X等微米级雷达频段（分别对应约5.6厘米和3.1厘米的空间分辨率）能够捕获并分析与树枝等细小物体的相互作用过程，在树冠内部实现信号的多向扩散。这种多向扩散效应导致林地内部所得的DEM数据反映了地表高度至树冠顶端之间的垂直延伸。

NASA SAR Handbook

具有较长有效作用距离的L波段（24厘米）雷达波能够深入至树冠层内部。采用L波段的合成孔径雷达技术可对不同类型的红树林进行根系结构区分。

Simard基于Giri勾画的红树林分布，并利用SRTM获取的数据计算出红树林的高度后进行评估研究以估算森林地上生物量与碳密度指标其研究团队估算发现该区域仅存有相当于全球近三分之二面积的地表储存在这种独特的生态系统中据专家预测随着全球气候变化的影响这一数据可能在未来 decade内减少约20%

然而SAR不具备对树冠高度进行准确估计的能力.Simard及其同事利用了来自GLAS的激光雷达数据来测定红树林的最大树冠高度.

三、激光雷达

激光雷达的工作方式与雷达仪器基本相似，在技术实现上主要利用的是光波和红外线电磁波替代传统的微波技术。在实际应用中表现出色地测量了树木的真实高度，在复杂环境中的表现更为卓越的原因在于：它能够在进入林区后与所有遇到的对象产生相互作用，在冠层顶部的叶子层能够持续稳定地捕捉到数据信息，并对较小的障碍物如树冠中的枝条进行精确探测。

经过与SRTM（数字高程模型）数据的有效融合后，则可系统地构建出覆盖整个红树林冠层区域的地表高度信息体系。

Simard的研究报告指出, 红树林的高度明显高于以往报道的结果。赤道西非和南美被视为红树林的主要分布区域。在非洲加蓬河口首次发现了一棵高达65米的红树林

Simard小组正致力于采用NASA最近发布的GEDI激光雷达数据与ICESat-2激光雷达数据，并通过TerraSAR-X插件获取的数据（即TanDEM-X）来开展相关研究。

Image courtesy of Earth Observatory

研究人员可查阅更多关于森林生态系统及其生物多样性的文章《Biological Diversity and Ecological Forecasting Data Pathfinder》