武汉大学微波遥感复习要点

微波遥感复习要点武汉大学测绘学院XX1、微波遥感1mm-1m电磁波〔微波波段〕进展遥感的统称。利用微波传感器地表植被、松散沙层和枯燥冰雪具有肯定的穿透力量，又能夜以继日地全天候工作。2、微波遥感传感器：主动式：侧视雷达〔成像、微波高度计〔不成像、微波散射计〔不成像〕被动式：微波辐射计〔成像。3、微波遥感的优势：全天时：主动被动微波遥感都不依靠；全天候；肯定的穿透力量：波供给特别信息,,土壤；供给相位信息：高程信息,地形形变信息〔雷达遥感不仅可以记录电磁波振幅信息，还可以记录电磁波相位信息，用于猎取高精度的DEM〕4、缺点,处理困难；不易解译；与可见光红外影像在几何上很难全都。5、成像模式：宽扫描模式：天线〔雷达波束〕在成像时沿距离向扫描，使观看范围加宽，同时会降低方位向区分率。聚束模式:SAR成像模式而言，其放射波束一般正交于卫飞行方向。而对聚束模式而言，雷达波束可以前后“斜视区分率提高到lm。条带模式。6、微波：1mm-1m(0.3GHz-300GHz),L波段〔1-2GHz：15cm-30cm〕7、电磁波的根本物理量：频率、传播方向、振幅、极化。传播过程遵循：反射、折射、衍射、干预、吸取、散射等规律。8、干预的定义：由两个〔或两个以上〕频率、振动方向一样，相位一样或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅矢量和。因此，会消灭交叠区某些地方振动加强，某些地方振动减弱或完全抵消的现象。这种现象称为干预。产生干预现象的电磁波称为相干波。波的相干性导致微波雷达图像的像片上会消灭颗粒状或斑点状的特征。9、波的极化是指空间某点的电场强度矢量随时间的变换规律。波的极化用电场强度矢量的端点在空间随时间变化所画的轨迹来表示。极化方式包括：线极〔水平极化、垂直极化、圆极化、椭圆极化。参考平面——入射波方向和地表法线方向。水平极化( 振动方向与参考平面垂直)。垂直极化( 振动方向与参考平面平行)。10多普勒效应率不同，二者之差为多普勒频移。相互接近时，频率增加，远离时频率削减。不仅使用与声波，也使用与电磁波。11、大气对微波的衰减主要是吸取和散射，其中水分子和氧分子吸取毫米波；大气微粒〔水滴、冰粒和尘埃〕对微波进展散射作用。12、微波与地物的相互作用：反射：地表平滑散射：地表粗糙主要散射重量保持相干特性。关键是后向散射〔逆入射方向的散射重量〕,与入射波极化方式一样，一局部为正交极化。透射：主要在长波，复介电常数小，较枯燥地物构造疏松，如沙，复介电常数大则无透射如水面、铜。折射TE〔水平〕TM〔垂直。4R2S /SAcos单位投影面积内的散射率: S 0 00(0,s)4R2S /SA地表A单位面积散射系数: S 0 指单位面积上雷达的反射率或者单位照耀面积上的雷达散射截面。它是入射电磁波与地面目标相互作用结果的度量。4R2S /S散射截面: S 0即散射波的全功率与入射功率密度之比物理意义: 目标的散射强度可用一外表面积度其大小为在观看点处所截得的功率与射场一样时所需截面的大小〔貌似是散射截面越大。散射力量越强。1、散射计〔有源、非成像角度以及极化，测量地物散射特性及外表特征。2、雷达高度计〔有源，非成象：放射和接收信号的时间延迟来测量距离。3、微波辐射计〔无源，成像型的低频信号，来表述被测场景的地物信息。4。。/L〔L为天线长度〕/W〔Ｗ：天线宽度。5、距离向区分率：地面可以区分的两目标最短距离。雷达放射的是短脉冲，信号之间必需空摄影相反。斜距区分率：Rc/2 地距区分率：c/2sini离地底点越近，入射角越小，区分率越低；侧视时距离区分率好，近似垂直时反而差与航空摄影的状况相反，雷达成像必需侧视的缘由。6、方位向区分率：在方位向所能区分的两个目标的最小距离。在航向上，两个目标要能区分开来，就不能处于同一波束内。方位向区分率等于雷达波束宽度所对应的弧长。A.R.R/D.H/Dcos 为了提高方位向的区分率，承受合成孔径技术。7、合成孔径雷达：利用雷达与目标的相对运动，把较小的真实天线孔径与数据处理方法合成一种较大的等效天线孔径的雷达。

R dS 方位向区分率仅由雷达天线的长度所确定？？？8、雷达方程：描述了雷达放射机放射雷达波束后山地地物目标后向散射，雷达天线所承受P.G

1 4A t . . .A G到的回波功率。4R2 4R2 29、假设波束照耀到地面的面积是Ａ，那么地物总的有效散射截面0.A的回波功率与后向散射系数

0有关。10、灰度方程：表达了雷达回波功率转换为图像密度的过程。1、侧视雷达的图像参数包括〔入射角、显示方式〔、区分率〔空间区分率、灰度区分率、体区分率、灰度范围。2〔〕：方位向比例尺是一个常量，距离向与俯角有关，距离天线越近则被压缩的程度越大。为了得到距离向无几何失真的图像，3、承受地距显示的形式。成像时加延时补偿或几何校正〔2〕透视收缩与叠掩：透视收缩：当雷达波束照耀到位于雷达天线的同一侧的斜面时叠掩或顶部位移在雷达影像上当时发生叠掩；当时发生雷达阴影。俯角越大越简洁产生叠掩，俯角越小越简洁产生雷达阴影。4、地物目标的几种类型〔点目标：尺寸远小于一个区分单元，回拨信号很强，以亮点的形式表现在图像上〔2〕线目标：在图像上具有肯定外形的亮〔暗〕线目标，如铁路、公路、桥梁、输电线等〔3〕面目标/分布目标：同类的点或物质随机分布，并且外表很粗糙的大块区域，如农田、草地〔4〕硬目标：既不占相当面积，又不局限在区分单元，回拨信号在图像上表现为一系列亮点或肯定外形的亮线，大多数人工建筑目标属于此类，例如桥梁、输电线和房屋，亮度肯定格外强。h5影响雷达图像色调的因素〔〕粗糙度：

l8sinb，粗糙度与、是相对的。波长越长，俯角越小，外表越光滑2复介电常数〔介电常数和损耗因子：介电常数高则反射作用〔3〕波长：主要通过影响粗糙度和介电常数来影响图像色调的，波长，相当于外表光滑，介电常数大〔4〕入射角：小则粗糙度增加，大则粗糙度减小。一般在陆地上空，雷达波束的入射角都在平直区范围内近垂直入射区变亮入射角掌握在近垂直入射区洋油污检测。粗糙外表的散射特性比较平滑，随入射角变化不大〔5〕极化方式：对于同极化，粗糙外表与比较光滑外表不同，HH<VV；近垂直入射时，两种极化的差异很小。但水面和城市状况不同。对于穿插极化，通常回波比同极化低8-25dB。所以穿插极化接收机的增益要高些。去极化〔产生穿插极化的过程〕q由平均的平滑起伏外表上反射系数的差异引起的准镜面反射q格外粗糙的外表引起的屡次散射q地表趋肤深度层内的非均匀物体引起的散射q地物目标本身的各向异性产生的散射〔6〕面散射和体散射的区分：q面散射的强度与外表复介电常数成正比，散射特性曲线的外形由外表粗糙度打算；q体散射的散射强度与内部物质介质的不连续程度成正比，其散射曲线的外形由平均介电常数等因素打算〔7〕角反射器：回波信号很强，角反射器回波强度与材料有关。金属角反射器>混凝土角反射器>木质角反射器。6、雷达图像中的某些虚假现象：地物的反射、散射和多路径散射。7、〔包括不同极化方式〕5-15dB；地面多为粗糙面对入射角不敏感。农作物与草地：1〕不同同极化或不同穿插极化之间差异小2〕同极化与穿插极化相差5~15分贝，曲线之间呈平行趋势3〕一般对入射角不敏感水稻在近垂直入射区有较强回波〔水〕4〕一般为土壤与植物回波叠加近垂直入射方向，土壤回波影响较大5〕含水量不同影响较大多者回波越强6〕不同波长回波不同，波长长者回波小7〕不同的生长期、作物密度叶穗外形变化作物种植起垄方向均有影响。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1〕入射角越大，散射系数越小2〕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1.1GHZ7°4〕散射系数与湿度呈线性关系。岩石：影响回波的因素：外表粗糙度，照耀角取向，角反射效应，岩石构成元素，植被与土壤复盖，极化方式。海浪海风：海浪可看作是粗糙度比较均匀的外表，比较简洁建立散射特性与粗糙度的关系，以便争论海浪和海风的状况。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VV/HH回波之间差异小(与农作物类似)海面安静时VV极化散射系数要大。冰雪:n大面积冰层：外表光滑，回波弱n溶化时，海、河中大量浮冰增加了粗糙度，nn水量不同，回波各异nn雪层一般能穿透回波可反映雪层下地物信息。第四章雷达图像的校准、定标和模拟1改正由于环境干扰造成的信号混杂或噪声带来的误差上真实表现地物目标的回波强度。校准大气干扰，噪声影响，系统性能。定标即“反演在校准后确定灰度——后向散射系数关系。2、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。3、内部校准：内部校准是为了抑制信号猎取过程中的系统误差，解决输出电压是否正确的问题。通过标定的放射功率来测试放射承受系统的传输函数。4、校准器：规章外形回波强的人造目标作为校准器如角反射器，矩形板等4、确定校准：为了解决回波量测过程中的随机误差。通过获得散射截面的地面目标信号来进展。利用理论计算散射截面和实际量测的散射截面的偏差。5雷达图像的定标函数→定标1、几何变形分析：斜距投影变形：dy=yp-yp”=f(1/cosθ-tgθ)=yp{1–sin[arccos(f/yp)]} 地形起伏影响：Pyp

(Rp

hcos)

地球曲率的影响：特别的地形起伏大气折射的影响：大气折射和地球自转则只考虑地面点的位置，而没考虑〔主要是折射率引起的时间变化抱负状态与实际状态的影〔位置和姿势的变化SAR〔见习题〕2、构像方程：成像几何关系的表达，影像点坐标与相应地面点地面坐标，由成像机理所形基于多普勒的构像方程:三个方程式所组成的方程组就形成了基于多普勒方程的卫星雷达成像方程.相应于等效中心投影的雷达影像构像方程、konecny提出的等效共线方程：前述等效共线方程以雷达影像平均比例尺为根底，仍是一种近似，事实上雷达影像各点处比例尺不尽全都。3〔多项式方法。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〔局限于变形小，垂直下视图像，相对平坦利用构像方程〔主要是基于多普勒方程的构像方程的几何〔3雷达图像的模拟是依据地面实际状况或其〔如地图或其它遥感资料或依据已有雷达图像产生不同频率、不同极化的另外一种雷达图像，以供多种应用的技术。需要的数据：知地理信息数据库：DEM，土地利用；地物目标散射特性数据库、雷达设备参量、成像参数等数据。实施步骤：1〕按区分单元大小，依据飞行路线、俯角、照耀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〔依据DEM〕3〕按每一格的地物〔需土地利用数据〕〔散射特性数据库〕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。第六章微波图像与测量1、平面测量：①前提地面起伏较小，地距显示图像②光点尺寸补偿强信号减一弱信号加一〔缘由：由于雷达图像记录了地面上每一区分单元中的地物回波信号，假设这一区分单元中由某一地物回波信号很强，即使它在这一区分单元所占的比例很小，照旧能使所在区分单元较亮，所以量测结果须减去一个区分单元的长度，而对于无回波地物或阴影的长度计算则正好相反，须加上一个区分单元的长度，由于其两端所处的区分单元可能有回波信号较强的地物前提条件独立地物立体量测中的视差表示视差：同一地物在立体影像上的坐标差异。立体相对要求左右入射角有较大的差异，缺点：左右影像的几何变形大，加上噪声斑点，使得影像的图像匹配困难。第七章雷达图像的目视解译和计算机处理1解译标志特点素含水量，粗糙度，地物排列的方向性。⑤与计算机处理结合起来如：去噪声、增加、彩色暗线条，同航向平行，较亮线条。2、色调：是回波强度的反响，与波长、入射角、极化方式、地物目标的方位、复介电常数、外表粗糙度、是否构成角反射器等有关。外形：指地物的周界或轮廓构成的一种空间形式。且常常是实际目标的局部轮廓大小：与区分率有关阴影：判读时需要留意阴影的背向。3、图像变换、彩色合成与目标解译：多极化图像处理与分析1)将每一种图像进展逐一分析译的方法。2〕2、图像变换与合成SAR与TM图像融合分析比值变换H