微波遥感复习

1、一、概论析地物，提取所需的信息。极化：电磁波的电场振动方向的变化趋势后向散射：散射波的方向和入射方向相反，这个方向上的散射就称作后向散射微波与物质相互作用的形式：反射、散射、吸收、透射降水云层中的粒子，米氏散射。处有一个突变。雷达卫星所采用的波段（一般是C（48GH、（12GH）波段 CERS,RADASAT,ENVISAT,XSAR/SRTM;L 波段：SEASAT,SIR,JERS,S 波段：ALMAZ微波遥感的优点微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。全天时工作能力。微波对地物具有一定穿透性。微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的信息。微波遥感的主动方式不仅记录电磁波振幅信号，而

2、且可以记录电磁波相位信息。行星际探测的主要手段。缺点雷达成像处理困难 数据源较少二、微波遥感系统相干与非相干性从远处两个靠得较近的物体反射回来的波是高度相干的有的，也是对解译很有意义的信息。微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，侧视雷达（固定孔径雷达，合成孔径雷达微波被动遥感：微波辐射计雷达波束入射角变化的规律，也可用于研究极化和波长对目标散射的影响。微波辐射特点如下：微波与红外线相对，是物体低温条件下的重要辐射特性，温度越低，微波辐射越强微波辐射的强度比红外辐射的强度弱的多，需要经过处理才能够使用接收器接收以帮助识别在可见光与红外波段难以识别的地物。合成孔径的基本思想发射位置的回波信号存储下

3、来。存储时必须同时保存接收信号的振幅和相位。提高雷达分辨率的手段真实孔径雷达，方位分辨率：加大天线孔径，采用波长较短的电磁波，缩短观测距离合成孔径雷达，方位分辨率：减小天线孔径距离分辨率：减小脉冲长度，但会使信噪比下降，故一般采用脉冲压缩技术真实孔径雷达成像过程侧面天线发射窄脉冲地物反射天线收集成像过程形成影像雷达方程与灰度方程归一化辐射方向图雷达方程物理意义：建立影像灰度值和地物散射特征之间的关系归一化辐射方向图方向图立体角4之比方向图立体角雷达方程：灰度方程：增益系数：天线辐射的功率密度/无耗各向同性天线辐射功率密度天线方向图：雷达天线在各个方向的增益系数雷达方程：灰度方程：三、微波图像的

4、特点侧视雷达图像参数波长地面粗糙度的衡量穿透深度的相关参量俯角（入射角）地区平均坡度对照射角度的要求一般意义下的入射角显示方式地距显示方式与斜距显示方式比例尺一致与不一致极化方式图像的质量参数空间分辨率、灰度分辨率、体分辨率、灰度范围、几何精度比。距离向的比例尺随入射角的改变而改变。几何特点：斜距显示的近距离压缩透视收缩和叠掩透视收缩：起伏地形的雷达影像山坡长度的按比例计算后比实际长度短叠掩：山顶的回波比山脚的回波先被雷达接收记录，从而使山顶影像叠置在山底之前的图像失真现象。前坡长前坡长度，后坡长度雷达阴影的大小与角有关，角越小，阴影越大侧视雷达图像的信息特点射（或散射）和吸收带来不同程度的效

5、应。地物目标的几种类型分布型目标：同类地物, 具有一定表面粗糙度 大面积； 点目标：比分辨单元小得多,有时信号很强；硬目标：既不占有相当面积，又不限制在分辨单元之内的地物。信号很强， 角反射效应、谐振效应、线导体。影像雷达图像色调的因素表面粗糙度：瑞利判据取相位差为/2 作为区分光滑面与粗糙面和区分镜面反射与漫反射的分界线；复介电常数：高则反射作用大、穿透作用小。复介电常数相对于单位体积的液态水含量呈线性变化。频率越高，物质的衰减作用越大，有效穿透性低。这对于植被的回波影响较大，频率越高，穿透力差，回波主要来自植被的上部，而频率低时，穿透力强，回波主要来自植被下面的地表面。波长：影响表面粗糙度

6、和复介电常数入射角：影像表面粗糙度、分辨单元面积极化方式：当电磁波与地表相互作用时，会使电磁波的极化方向产生不同程度的 825dB。次表面粗糙度与体散射：当电磁波穿透地物时，第二层介质的表面粗糙度称为次表面粗糙度；第二层介质不均匀引起体散射。面散射和体散射的区别：体散射的散射强度与内部物质介质的不连续程度成正比，其散射曲线的形状由平 均介电常数等因素决定。角反射器效应去极化（产生交叉极化的过程）由平均的平滑起伏表面上反射系数的差别引起的准镜面反射非常粗糙的表面引起的多次散射地表趋肤深度层内的非均匀物体引起的散射地物目标本身的各向异性产生的散射雷达图像中的虚假现象 虚假现象的出现多与强反射目标有

7、关其他异常现象（雷达天线的旁瓣和图像处理过程中有时会产生图像异常和图像模糊旁瓣的影响造成航迹向图像模糊造成旁瓣条带信号处理聚焦不好导致光点旁瓣或条纹天线自动增益控制遇到回波强的地物会导致其它地物信号过弱典型地物的散射特性林地1）密度不同，树种不同，回波各异，落叶林回波强度大 2）水平极化回波强度大3）不同波长穿透程度不同，体散射信号强度各异 4）所处地形不同，回波不同。土壤散射特性与入射角、地表粗糙度、含水量等有关。 1）入射角越大，散射系数越小 2）粗糙度增加，散射系数曲线变得平缓 3）特定入射角与粗糙度无关、仅与含水量有关，便于探测 土壤湿度。4）散射系数与湿度呈线性关系岩石影响回波的因素

8、： 表面粗糙度，照射角取向，角反射效应，岩石构成元素，植被与土壤覆盖，极化方式海浪海风1）风速越大 海面粗糙度越大 曲线越平缓 2）观测方向与风向所成角度：顺风表现为光滑，逆风表现为粗糙，侧向与逆风时比稍弱 3）风浪大时，同极化回波之间差异小，与农作物类似。海面平静时 VV 极化散射系数要大冰雪大面积冰层：表面光滑，回波弱；融化时，海、河中大量浮冰增加了粗糙度，回波强，可以用来预测河流的通航期。1） 雪层越厚，回波越弱；2）水量不同，回波各异；3）波长长者、穿透愈深，回波愈弱；4）雪层一般能穿透回波可反映雪层下地物信息。四、雷达图像的校准、定标与模拟改正由于环境干扰造成的信号混杂或噪声带来的误

9、差定标：对于校准后的雷达图像，建立起图像灰度与标准后向散射截面的关系模拟：按照雷达成像机理和有关数据资料制作模拟图像1）绝对测量 (有标准反射器)R值分别计算，即可得到双程天线方向图。在测定之后，不在利用标准反射器而直接利用在测定之后，不在利用标准反射器而直接利用测量，根据标准信号源去检测的变化，从而也就见得到的变化。去检测的变化，从而也就见得到的变化。数学模型：雷达成像几何公式、雷达方程和灰度方程雷达系统参数、地面数字高程模型和地物目标散射截面数据库雷达图像模拟流程地面分辨单元计算本地入射角计算阴影：G1G2阴影：G12；叠掩：G1R2灰阶电平存储记录显示输出雷达图像模拟实施步骤 1）按分辨

10、单元大小，根据飞行路线、俯角、照射带宽在地形图上确定格网 2）计算每一格的实际面积和雷达波入射角（根据 DEM） 3）按每一格的地物（需土地利用数据）及其在不同条件下的散射系数（库） 由雷达参数计算回波功率4）计算每一格所对应的图上灰度五、微波图像的几何纠正侧视雷达图像的几何变形分析斜距投影变形地形起伏影响地球曲率影响化的影响，不能忽略，须加以改正。地球自转的影响照射带变化 ，斜距无变化航向平移指向旋转 相应某点的斜距，入射角变化， 像点位置，亮度变化外方位元素的影响照射带变化 ，斜距无变化航向平移指向旋转 相应某点的斜距，入射角变化， 像点位置，亮度变化雷达图像构像方程基于等效中心投影的雷达

11、影像构像方程等 效 共 线 方 程 Konecny M：投影变形的比例（对于归化面来说雷达影像的成像矢量关系忽略地球自转的影像、雷达波束与目标之间的相对运动，不适用与卫星雷达，只适用于机载雷达。基于多普勒方程的构像方程雷达图像几何校正方法多项式法前提：影像最好为地距显示方式，地面起伏不大，校正精度要求不高利用模拟影像同多项式方法类似，在模拟影像和待校正影像上找同名点，求解多项式系数，然后进行几何校正利用构像方程构像方程基于矢量关系的构像方程基于地心直角坐标系控制点上的坐标转换观测值方程，对基于矢量关系构像方程求全微分方程天线位置和速度矢量的行序表达式六、微波图像与测量平面测量地距、斜距转换相似

12、三角形立体测量一般采用同侧立体：雷达成像时，目标在前坡，在图像中比较亮，其长度可能出现收 缩或出现叠掩，背坡则比较暗，其长度或缩短，或接近复合比例的长度，甚至根本看 距离条件方程零多普勒条件方程地面雷达干涉测量应用（形变检测，高程检测）三种工作方式：距离向干涉测量、方位向干涉测量、重轨干涉测量形变检测优缺点：只是相位测量上发现变化的情况，对地表三维形变矢量的某一分量的量测， 且是这一分量在天线地物点这一矢量上的投影；可以获取大范围形变数据条件：1）两次观测期间，像元之间的变化梯度必须小于某一数值；2）两次观测期间， 一个像元内的地物表面位置变化应小于雷达波长的 1020形变检测必须有高质量的

13、DEM 数据，在没有高质量 DEM 的情况下，可以采用三次重复观测方式进行。可以利用机载 INSAR 线性获取高质量的地形数据，再用星载 INSAR 进行检测。形变检测要注意对流程和电离的大气干扰，重复轨道观测有利于消除这类干扰。高程检测相位测量对于地形的灵敏度比对于地形形变的灵敏度要小，这说明雷达差分干涉测量时十分有利于地形形变检测的七、目视解译与计算机处理雷达图像的解译标志特点难利用；尽可能利用多极化图像，多时域图像和多频段图像；可与其它图像一起，结合地物的各种图像特点进行分析；注意季节的影响，注意影响回波的主要因素含水量，粗糙度，地物排列的方向性。与计算机处理结合起来如：去噪声、增强、彩色合成、影像融合。同一地物在不同情况下的色调不同。如：铁