L波段行结构密集玉米冠层传播散射的快速混合多次散射理论方法

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Fast Hybrid Multiple Scattering Theory Method (FHMSTM) for Propagation and Scattering in Dense Corn Canopy with Row Structure at L-Band

　　本摘要提出了一种快速混合多次散射理论方法（FHMSTM），用于在L波段对具有显式行结构的密集玉米冠层的传播和散射进行全波仿真。L波段是SMAP、NISAR和ALOS-4卫星遥感任务所使用的频段。每株植物被视为单一散射体，通过从计算机辅助设计（CAD）几何中提取T矩阵来实现。几何参数通过与土壤水分主动被动验证实验2012（SMAPVEX12）中的异速生长关系与植被含水量相关联。本文的贡献如下。首先，全波解显示植被光学深度（VOD）相对于行的入射方位角存在显著变化，且两种极化的变化方向相反。与基于相同SMAPVEX12异速生长参数化的玉米模型所进行的辐射传输方程（RTE）预测直接比较表明，RTE仅给出特定极化和植被含水量（VWC）下的单一VOD值，而全波解则可分辨出沿行方向和跨行方向的不同VOD。因此，此处使用的恒定密度RTE模型无法复现FHMSTM所捕捉到的显式行结构依赖性。其次，本文计算了具有行结构且植物密度为5.71株/m2的密集玉米的VOD，该密度接近真实玉米田的密度，几乎是前一篇论文中使用的每平方米一株植物密度的六倍。第三，引入了一种改进的计算技术，用于处理相距较远的玉米植物之间的相互作用。振荡柱面汉克尔函数被表示为有限个球面汉克尔函数的和，即矢量柱面波（VCW），从而稳定了大径向距离处的平移和场计算。第四，计算结果与商业求解器FEKO-MLFMM进行了对比。在近场和远场结果中，两种极化方向的结果均与FEKO-MLFMM吻合良好……