微波遥感与成像

1、12微波波段划分微波波段划分3微波遥感的特点：1、能全天候、全天时工作2、对某些地物具有特殊的波谱特征：在微波波段，水的比辐射率为0.4，冰的比辐射率为0.99；而在红外波段，水的比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92。3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。 4、对海洋遥感具有特殊意义：适合于海面动态情况（海面风、海浪等）的观测 5、分辨率较低，但特性明显。 4微波遥感传感器分类微波遥感传感器分类主动方式被动方式1、雷达（侧视雷达）：成像2、微波高度计：不成像3、微波散射计：不成像1、微波辐射计：成像2、微波散射计：不成像微波散射计微波散射计：测量地物的散射或反射特性：测量地物的散射

2、或反射特性微波高度计微波高度计：测量目标物与遥感平台间的距离，从而准确：测量目标物与遥感平台间的距离，从而准确得知地表高度变化，海浪的高度等参数。得知地表高度变化，海浪的高度等参数。5微波遥感传感器分类微波遥感传感器分类微波辐射计微波辐射计 微波辐射计微波辐射计主要用于探测地面各点的主要用于探测地面各点的亮度温度亮度温度并生成并生成亮度温度图像。由于地面物体都具有发射微波的能力亮度温度图像。由于地面物体都具有发射微波的能力 , 其其发射强度与自身的亮度温度有关。通过发射强度与自身的亮度温度有关。通过 扫描接收这些信扫描接收这些信号并换算成对应的亮度温度图号并换算成对应的亮度温度图 , 对地面物

3、体状况的探测很对地面物体状况的探测很有意义。有意义。亮度温度是指辐射出与被测物体相等的辐射能量的黑体的温度。是指辐射出与被测物体相等的辐射能量的黑体的温度。6微波遥感传感器分类微波遥感传感器分类侧视雷达侧视雷达 侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面向垂直的侧面 , 发射一个窄的波束发射一个窄的波束 , 覆盖地面上这一侧面覆盖地面上这一侧面的一个条带的一个条带 , 然后接收在这一条带上地物的反射波然后接收在这一条带上地物的反射波 , 从而从而形成一个图像带。随着飞行器前进形成一个图像带。随着飞行器前进 , 不断地发射这种脉冲不断

4、地发射这种脉冲波束波束 , 又不断地接收回波又不断地接收回波 , 从而形成一幅一幅的雷达图像从而形成一幅一幅的雷达图像。雷达成像的基本条件：雷达发射的波束照在目标不同部位时，要有时雷达成像的基本条件：雷达发射的波束照在目标不同部位时，要有时间先后差异，这样从目标反射的回波也同时出现时间差，才有可能区间先后差异，这样从目标反射的回波也同时出现时间差，才有可能区分目标的不同部位。分目标的不同部位。7合成孔径雷达合成孔径雷达 合成孔径雷达与侧视雷达类似合成孔径雷达与侧视雷达类似 , 也是在飞机或卫星平台上由传感也是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线器

5、向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线分成许多小单元分成许多小单元 , 每一单元发射和接收信号的时刻不同。由于天线位每一单元发射和接收信号的时刻不同。由于天线位置不同，记录的回波相位和强度都不同。置不同，记录的回波相位和强度都不同。目的：提高图象在飞行方向的分辨率。目的：提高图象在飞行方向的分辨率。微波遥感传感器分类微波遥感传感器分类 8hh - for horizontal transmit and horizontal receive, vv - for vertical transmit and vertical receive, hv - for horizonta

6、l transmit and vertical receive, and vh - for vertical transmit and horizontal receive.水平极化水平极化：电磁波的电场：电磁波的电场矢量与入射面垂直矢量与入射面垂直(入射波与入射波与目标表面入射波处的法线所目标表面入射波处的法线所组成的平面组成的平面)。垂直极化垂直极化：电磁波的电场：电磁波的电场矢量与入射面平行。矢量与入射面平行。9。10侧视雷达（侧视雷达（slr）工作原理）工作原理 雷达发射器通过天线在很短的微秒级时间内发射一束能雷达发射器通过天线在很短的微秒级时间内发射一束能量很强的脉冲波，当遇到地面物

7、体时，被反射回来的信号再量很强的脉冲波，当遇到地面物体时，被反射回来的信号再被天线接收。被天线接收。 由于系统与地物距离不同，同时发出的脉冲，接收的时由于系统与地物距离不同，同时发出的脉冲，接收的时间不同。间不同。11遥感平台向前飞行，天线发射和接收雷达脉冲交替进行；遥感平台向前飞行，天线发射和接收雷达脉冲交替进行；在波束宽度范围内，地面不同的地物由于距离不同而在不在波束宽度范围内，地面不同的地物由于距离不同而在不同的时间反射回波。反射回波的信号记录一条图象扫描线。同的时间反射回波。反射回波的信号记录一条图象扫描线。返回的信号被天线接收并记录下来返回的信号被天线接收并记录下来侧视雷达工作原理侧

8、视雷达工作原理12侧视雷达工作原理侧视雷达工作原理有关术语有关术语a：飞行方向；：飞行方向；b：天底方向：天底方向e：方位向；：方位向；d：距离向；：距离向；c：扫描宽度：扫描宽度a：入射角; b：视角; c：斜距; d：地距;：俯角13侧视雷达工作原理侧视雷达工作原理距离分辨力距离分辨力pg在侧视方向的分辨率在侧视方向的分辨率距离分辨率距离分辨率 pg=c /2sin 脉冲持续期脉冲持续期(脉冲宽度脉冲宽度)， 视角，视角，c光速光速越大（俯角（越大（俯角（90- ）越小），越小）， pg越小，分辨率越高越小，分辨率越高即：距离越近，距离向分辨率即：距离越近，距离向分辨率越低。越低。a: 近

9、射程(near range); b: 远射程(far range)14距离越近，方位分辨率越高；与距离向分辨率变化规律相反。距离越近，方位分辨率越高；与距离向分辨率变化规律相反。沿航线方向的分辨率沿航线方向的分辨率方位分辨率，沿迹分辨率方位分辨率，沿迹分辨率 pa= *r波束宽度，波束宽度， r天线到该像元的倾斜距离天线到该像元的倾斜距离= /l, 波长，波长， l天线长度天线长度 pa = ( /l)*r天线越长，天线越长， pa越小，方位分辨率越高越小，方位分辨率越高侧视雷达工作原理侧视雷达工作原理方位分辨力方位分辨力pa15合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达（合成孔径雷

10、达（sar，synthetic aperture radar）, 也是侧视也是侧视雷达。雷达。利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术，利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观测精度。测精度。在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数据记录和处在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数据记录和处理过程联系在一起。理过程联系在一起。在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到的时间不同，在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到的时间不同，相位和强度不同，形成相干影像。经过复杂的处理，得到地相位和强度不同，形成相干影像。经过复杂的处理，得到地面的实际影像。面的实际影像。16合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达工作原理理论计算表明，合成孔径雷达在沿航迹方向的分辨率为： ra =l/2 l为天线长度17合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达工作原理18合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达工作原理19合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达工作原理202122232425262728293031323334353637383940414243。44454647聚束聚束sarsar图像图像48干涉干涉sarsar重复轨道相位图重复轨道相位图49505152l波段