遥感传感器及其成像原理详解演示文稿

遥感传感器及其成像原理详解演示文稿目前一页\总数八十七页\编于十九点优选遥感传感器及其成像原理目前二页\总数八十七页\编于十九点传感器分类摄影类型的传感器扫描成像类型的传感器雷达成像类型的传感器非图像类型的传感器遥感传感器的一般结构，图3-1

目前三页\总数八十七页\编于十九点目前四页\总数八十七页\编于十九点3.1摄影类型的传感器摄影类传感器分类1.框幅式摄影机（分幅式摄影机、画幅式摄影机）一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质为感光胶片。主要用于遥感探测和制图。目前五页\总数八十七页\编于十九点3.1.1摄影类传感器分类2.全景摄影机焦距：600mm，23cm（航向）×128cm（横向），主要用于军事侦察。（1）缝隙式摄影机又称航带摄影机、裂隙摄影机。在摄影瞬间获取影像，与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像。（2）镜头转动式摄影机摄影机在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一狭缝，随物镜作垂直航线方向扫描。由于物镜摆动的幅面很大，可将航线两边地平线内的影像摄入底片，故称全景摄影机。目前六页\总数八十七页\编于十九点缝隙式摄影机镜头转动式摄影机目前七页\总数八十七页\编于十九点3.1.1摄影类传感器分类全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。目前八页\总数八十七页\编于十九点3.1.1摄影类传感器分类3.多光谱摄影机多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高影像的判读和识别能力。多相机组和型。多镜头组合型。单镜头分光束型。在物镜后加分光装置（光栅分光、分光镜头），将光分解成多个光束。目前九页\总数八十七页\编于十九点3.1.1摄影类传感器分类多相机组和型多镜头组合型单镜头分光束型目前十页\总数八十七页\编于十九点3.1.1摄影类传感器分类4.数码摄影机一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质为光敏电子器件，如CCD（电荷耦合装置：ChargeCoupledDevice）目前十一页\总数八十七页\编于十九点3.1.2摄影相片的几何特征1.摄影方式（1）垂直摄影主光轴偏离垂线的角度<3°的摄影。（2）倾斜摄影主光轴偏离垂线的角度>3°的摄影。为了获得较好的立体效果对制图要求不高。2.投影方式框幅式摄影机：中心投影。全景摄影机：全景投影、多（行）中心投影。目前十二页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器逐点逐行地以时序方式获取二维图像，包括：对物面扫描成像仪（光/机扫描仪）对地面直接扫描成像（红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪）对像面扫描成像仪瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像进行扫描成像（线阵列CCD推扫式成像仪）成像光谱仪以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。既有光/机扫描仪，也有推帚式扫描仪，同时能记录光谱数据。目前十三页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器1.对物面扫描成像仪（光/机扫描仪）工作原理：扫描仪前安装光学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，通过遥感平台的运动，形成对目标地物的逐点逐行扫描。扫描仪组成：由一个四方棱镜、若干反射镜和探测元件组成。常用仪器：红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等。目前十四页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器对物面扫描成像仪几何特征取决于：瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间内，视场角限制在很小的角度之内，称为瞬时视场角。它决定扫描仪的空间分辨率。总视场角：扫描带的地面宽度。L=2H0tanФ要求探测元件有足够快的响应时间，满足瞬时视场角的要求，可供选择的探测器受到限制。对物面扫描成像仪分为：单波段和多波谱两种。目前十五页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器2.对像面扫描成像仪（扫帚式扫描仪、刷式扫描仪、推扫式成像仪、推帚式扫描仪、固体自扫描成像）（1）线阵列对像面扫描成像仪工作原理：用一竖列探测元件进行扫描，在瞬间能同时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，像缝隙摄影机那样，以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带。探测元件：CCD线阵。投影方式：多（行）中心投影。（与缝隙式摄影机类似）探测元件数目越多、体积越小、分辨率越高。目前十六页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器（2）面阵列对像面扫描成像仪①CCD面阵②电视摄像机（电视录像机）工作原理：是一种面阵列探测器式传感器。它与光学摄影机一样，利用物镜构像，但影像聚焦在光导靶面上，提取影像信息的方法是利用电子枪对靶面的扫描来实现。组成：照相机物镜，光导靶面，电子枪，光电倍增管，消去灯，偏转、聚焦和校正线圈等组成。投影方式：中心投影。（与框幅式摄影机类似）推帚式扫描仪分为：单波段和多波谱两种。目前十七页\总数八十七页\编于十九点3.2扫描成像类传感器3.成像光谱仪(ImagingSpectrometer)以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。既有物面成像扫描仪，也有对像面扫描成像仪，同时能记录光谱数据。目前十八页\总数八十七页\编于十九点3.2.1对物面扫描的成像仪红外扫描仪MSS多光谱扫描仪TM专题制图仪ETM+增强型专题制图仪目前十九页\总数八十七页\编于十九点一、红外扫描仪典型的机械红外扫描仪结构，如图3-2目前二十页\总数八十七页\编于十九点扫描成像过程当旋转棱镜旋转时，第一个镜面对地面横越航线方向扫视一次，在扫描视场内的地面辐射能，由刈幅的一边到另一边依次进人传感器。经探测器输出视频信号。经电子放大器放大和调制。在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场内的景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下来。接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动，胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维条带图像。目前二十一页\总数八十七页\编于十九点红外扫描仪的分辨率红外扫描仪的瞬时视场d：探测器尺寸（直径或宽度）；f:扫描仪的焦距红外扫描仪地面分辨率a0（扫描角θ=0）H:航高

β在仪器设计时已经确定，所以对于一个使用着的传感器，其地面分辨率的变化只与航高有关。航高大，a0值自然就大，则地面分辨率差。目前二十二页\总数八十七页\编于十九点瞬时视场瞬时视场β：指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长。同义词：空间分辨率。β在仪器设计时已经确定。d探测器尺寸（直径或宽度）；f扫描仪焦距。目前二十三页\总数八十七页\编于十九点图3-3θ：扫描角H0：航高θ=0：地面分辨率α0θ≠0：平行于航行方向地面分辨率：垂直于航行方向地面分辨率目前二十四页\总数八十七页\编于十九点全景畸变由于地面分辨率随扫描角发生变化，使红外扫描影像产生畸变，这种畸变通常称之为全景畸变，形成原因是像距保持不变，总在焦面上，而物距随扫描角发生变化所致。图3-4目前二十五页\总数八十七页\编于十九点扫描线的衔接当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着重复扫描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条带很好地衔接，可由以下的关系式来确定。假定旋转棱镜扫描一次的时间为t，一个探测器地面分辨率为a，若要使两条扫描带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须W为飞机的地速：将出现扫描漏洞：将出现扫描重叠瞬时视场和扫描周期都为常数，所以只要速度w与航高H之比为一常数，就能使扫描线正确衔接，不出现条纹图像目前二十六页\总数八十七页\编于十九点热红外像片的色调特征热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度变化成函数关系。热红外扫描仪对温度比对发射本领的敏感性更高,温度的变化能产生较高的色调差别。巳发动的飞机发动机温度较高，色调很浅，显得亮。尾喷温度更高，色调显得更亮。图3-5未发动的飞机发动机，温度较低，显得很暗。水泥跑道发射率较高，出现灰色调。飞机的金属蒙皮，发射率很低，显得很黑。目前二十七页\总数八十七页\编于十九点二、MSS多光谱扫描仪陆地卫星上的MSS（MultispectralScanner）组成：由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。图3-6目前二十八页\总数八十七页\编于十九点扫描反射镜扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆形的铍反射镜，长轴为33cm，短轴为23cm。当仪器垂直观察地面时，来自地面的光线与进入聚光镜的光线成90°。扫描镜摆动的幅度为±2.89°，摆动频率为13.62Hz，周期为73.42ms，它的总观测视场角为11.56°。扫描镜的作用是获取垂直飞行方向两边共185km范围内的来自景物的辐射能量，配合飞行器的往前运行获得地表的二维图像目前二十九页\总数八十七页\编于十九点反射镜组反射镜组由主反射镜和次反射镜组成，焦距为82.3cm，第一反射镜的孔径为22.9cm，第二反射镜的孔径为8.9cm，相对孔径为3.6。反射镜组的作用是将扫描镜反射进入的地面景物聚集在成像面上。目前三十页\总数八十七页\编于十九点成像板成像板上排列有24＋2个玻璃纤维单元，按波段排列成四列，每列有6个纤维单元，每个纤维单元为扫描仪的瞬时视场的构像范围，由于瞬时视场为86μrad，而卫星高度为915km，因此它观察到地面上的面积为79m*79m。目前三十一页\总数八十七页\编于十九点探测器探测器的作用是将辐射能转变成电信号输出。它的数量与成像板上的光学纤维单元的个数相同，所使用的类型与响应波长有关，MSS4-6采用18个光电倍增管，MSS-7使用6个硅光电二极管，Landsat2,3的MSS8采用2个汞钢筛热敏感探测器。其致冷方式采用辐射致冷器致冷。经探测器检波后输出的模拟信号进入模数变换器进行数字化，再由发射机内调制器调制后向地面发送或记录在宽带磁带记录仪上。目前三十二页\总数八十七页\编于十九点MSS成像过程扫描仪每个探测器的瞬时视场为86μrad，卫星高为915km，因此扫猫瞬间每个像元的地面分辨率为79m*79m；每个波段由6个相同大小的探测单元与飞行方向平行排列，这样在瞬间看到的地面大小为474m*79m；又由于扫描总视场为11.56°，地面宽度为185km，因此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范围为474m*185km。又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动474m，因此扫描线恰好衔接。目前三十三页\总数八十七页\编于十九点目前三十四页\总数八十七页\编于十九点自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958μs内扫描镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间分辨率为56m*79m（Landsat为68m*83m）。采样后对每个像元（每个信道的一次采样时间为9.

958μS）采用6bit进行编码,24路输出共需144bit，都在9.958μS内生成，反算成每个字节（6bit）所需的时间为0.3983μS（其中包括同步信号约占0.3983μS)，每个bit为队0.0664μS，因此，bit速率约为15Mbit/s（15MHz）。采样后的数据用脉码调制方式以2229.5MHz或2265.5MHz的频率馈入天线向地面发送。目前三十五页\总数八十七页\编于十九点MSS产品粗加工产品，它是经过了辐射校准（系统噪声改正）、几何校正（系统误差改正）、分幅注记（28.6s扫描390次分一幅）。精加工产品，它是在粗加工的基础上，用地面控制点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差)特殊处理产品。目前三十六页\总数八十七页\编于十九点三、TM专题制图仪图3-11目前三十七页\总数八十七页\编于十九点TM成像过程目前三十八页\总数八十七页\编于十九点TM各波段特征

表3-2目前三十九页\总数八十七页\编于十九点四、ETM+增强型专题制图仪

表3-4波段号 类型 波谱范围/um地面分辨率1 Blue-Green0.450-0.515 30m2 Green 0.525-0.60530m3 Red 0.630-0.6930m4 NearIR0.775-0.9030m5 SWIR 1.550-1.7530m6 LWIR 10.40-12.5 60m7 SWIR2.090-2.3530m8 Pan 0.520-0.90 15m目前四十页\总数八十七页\编于十九点3.2.2对像面扫描的成像仪HRV——线阵列推扫式扫描仪,图3-14目前四十一页\总数八十七页\编于十九点像面扫描用电子枪准确地瞄准靶极上的点并对靶面进行扫描(所以又称电子扫描成像)。靶面上点从电子束中摄取电子，使靶极达到零电位。从电子枪中射出的电子束的电子数目是固定不变的，但靶面各点吸收电子的数目却因各点的电位高低而不同，返回的剩余电子数形成了图像信号，即图像的亮点，使靶面上对应点的电位高，则从电子束中吸收的电子数就多，剩余返回的电子数少；反之，电子数多。于是，返回电子数的多少就反映了图像上各点的暗亮程度。目前四十二页\总数八十七页\编于十九点立体观测方式HRV平面反射镜可绕指向卫星前进方向的滚动轴(x)轴旋转，从而在不同的轨道间实现立体观测HRG通过侧摆可在不同轨道上形成异轨立体HRS由前视后视相机组成，形成同轨立体目前四十三页\总数八十七页\编于十九点3.2.3成像光谱仪以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。目前四十四页\总数八十七页\编于十九点两类成像光谱仪图3-16，3-17面阵探测器加推扫式扫描仪线阵列探测器加光机扫描仪目前四十五页\总数八十七页\编于十九点遥感技术总结对物面扫描成像仪对象面扫描成像仪成像光谱仪非图像方式（主动式和被动式）雷达高度计合成孔径雷达微波辐射计红外辐射计…摄影法宽波段摄影多波段摄影被动方式图像方式遥感技术扫描法主动方式侧视雷达激光雷达目前四十六页\总数八十七页\编于十九点目前四十七页\总数八十七页\编于十九点推扫式CCD传感器（SPOT）框幅式摄影机（传统摄影测量用）光机扫描摄影机（TM、MSS）三种常用航空航天遥感（被动）传感器目前四十八页\总数八十七页\编于十九点3.3雷达成像仪3.3.1微波遥感的基础1）概念（略）2）微波波段目前四十九页\总数八十七页\编于十九点3.3.1微波遥感的基础波段代号标称波长(cm)频率(GHz)波长范围(cm)P651-0.330-100L221-230-15S102-415-7.5C54-87.5-3.75X38-123.75-2.5Ku212-182.5-1.67K1.2518-271.67-1.11Ka0.827-401.11-0.75U0.640-600.75-0.5V0.460-800.5-0.375W0.380-1000.375-0.3在微波遥感中，广泛应用L、C、X波段，有时也用P波段。目前五十页\总数八十七页\编于十九点3.3.1微波遥感的基础波段频率（GHz）测量对象L1-2波浪S3-4地质C4-8土壤水分X8-12降雨Ku12-18风，冰，大地水准面K18-27植被Ka27-40雪W80-100云目前五十一页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点1.微波性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。穿透：对于玻璃、塑料、瓷器，微波几乎穿越不吸收。反射：对金属类东西，强烈反射微波。吸收：水和食物会吸收微波，使其中极性分子高频振动发热。如：微波炉。物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。极性分子：分子内部正负电荷分布不对称。非电离性：微波的量子能量不足破坏分子之间的键。但分子、原子与核系统的共振现象都发生在微波范围，因而微波是探索物质基本特性的方法。如：深脂熔脂仪——采用微波共振技术。目前五十二页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点2.微波的热效应和非热效应热效应因微波具有穿透性，当微波穿透某种物质时，物质吸收微波的能量，物质中极性分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热，引起温度的升高。当微波的功率密度为0.5w/cm2、单个脉冲释放的能量达到20J/cm2时，会造成人体皮肤轻度烧伤；当功率密度为20w/cm2时照射2秒，可造成三度烧伤；当功率密度为80w/cm2时，仅1秒就可使人丧命。103～104W/cm2时，会在很短的时间内使目标受高热而破坏，甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。金属不受热效应的影响。目前五十三页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点2.微波的热效应和非热效应非热效应指除热效应以外的其他效应，例如电效应、磁效应及化学效应等。使微生物的生理活性物质发生变化。电场也会使细胞膜附近的电荷分布改变，导致细胞膜功能障碍。微波还可以导致细胞DNA和RNA分子结构中的氢键松弛、断裂和重新组合。目前五十四页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点微波武器非热效应的杀伤作用杀伤人员微波的功率密度达到13mw/cm2，使导弹等装备的操纵人员生理功能紊乱（如头痛、神经错乱以及心脏功能衰竭等）。目标的缝隙大于微波的波长，微波就可进入内部，还通过玻璃或纤维等不良导体进入驾驶舱内，杀伤人员。破坏各种武器系统中的电子设备功率密度为0.01-1μW/cm2时，干扰相应频段的雷达、通信、导航等设备；0.01-1W/cm2时，可使探测、武器设备中的电子元件失效或烧毁；10-100W/cm2时，高频率微波辐射形成的瞬变电磁场可使金属表面产生感应电流，通过天线、缝隙耦合到卫星、导弹、舰艇等内部，破坏各种敏感元件。如电子器元件击穿、误码等。能够攻击隐身武器隐身武器可减少雷达反射波，还可吸收雷达要探测的电磁波。但高频率微波源足以抵消这种隐身效果，轻者可使机毁人亡，重者可使武器即刻熔化。目前五十五页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点3.微波特点（1）微波能在夜间工作，因此能全天候工作；（2）对某些地物具有特有的波谱特征。如：微波波段冰、水的比辐射率悬殊，分别为0.4和0.99，可以很好区分。对金属有强烈反射。（3）微波对某些地物有穿透能力。如对冰、雪、森林、土壤等，可以探测林中的军事目标、地下古墓等。L和P波比K或X波段更有穿透力。对于森林，C波段波长较短，树冠就反射了，没有穿透力；但其它较长波段，由于大于树叶不影响传播。式中：H：穿透深度；ε：地物介电常数；σ：地物导电率。目前五十六页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.1微波特点3.微波特点（4）微波遥感器可采用多频率、多极化、多视角方式工作，具有多普勒效应，从而获取目标的多种信息。（5）可以记录目标的相位信息，通过相位差，确定两点间距离的方法。（6）微波频率很高，在不大的相对带宽下，其可用的频带很宽，其信息容量大。目前五十七页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.2微波遥感传感器1.分类（1）按成像方式分：非成像遥感器和成像遥感器。非成像遥感器：微波散射计：测量地物表面（体积）的散射或反射特性，用于研究极化和波长变化对目标散射特征的影响。雷达高度计：根据往返双程时延，测量计算距离。微波辐射计（MicrowaveRadiometer）：直接接收物体发射的微波。所测得的信号，不只是目标的亮度温度，还包括了大气层和其它一些影响。也用于其它遥感器的大气修正。成像遥感器：微波扫描辐射仪（MicrowaveScanningRadiometer）：有扫描功能的微波辐射仪。有两种扫描方式：机械方式：用机械方法旋转天线，实现多频率扫描。（缺点：惯性大、速度慢。）电子方式：采用可控射束扫描天线（相控阵天线），通过相位消除或增强的方法改变天线的指向。目前五十八页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.2微波遥感传感器1.分类（2）按辐射源分：被动遥感器和主动遥感器。被动（无源）遥感器：微波辐射计。主动（有源）遥感器：微波散射计，雷达高度计，真实孔径雷达，合成孔径侧视雷达等。目前五十九页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.2微波遥感传感器2.微波传感器的观测内容（1）SAR类传感器主要观测海浪、内波（流体运动中最大振幅在流体内或在一个内边界上的波动）、海底地形、浅海水深、边界流、涡旋和锋面，准确地确定海水边界、海冰类型、密集度和冰间水域、能监测油膜污染、舰船和海岸带变迁等。（2）微波辐射计主要用于探测土壤温度、海面温度、降水、大气水汽含量、积雪、土壤成分；还可估测植被生长情况，进行估产。（3）雷达高度计可获得海浪波高、洋流、波浪、潮汐等海洋动力学参数。（4）微波散射计可以测量海面风速与风向，从而测到海面风场，可应用于海洋动力学研究、海况预测及灾害监测等许多方面。目前六十页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础主动遥感利用地物后向散射；被动遥感利用地物微波辐射。后向散射：沿电磁波入射方向返回的散射。微波与目标的相互作用，可测量目标的后向散射特性、多普勒效应、极化特性等，还可反演目标的物理特性（介电常数、湿度等），及几何特性（大小、形状、结构、纹理等）。1.微波的散射（1）表面散射镜面反射入射电磁波的波长大于物体表面的起伏程度（λ>h），则可把物体表面看成“镜面”。镜面反射微波很少返回到雷达接收机中，因此显得很暗。

漫反射入射电磁波的波长小于物体表面的起伏程度或表面的颗粒的线度时（λ<h），是漫反射，亦即散射（符合朗伯余弦定律），回波较强。另外一种称为“角隅反射”，其反射回波强度更大。目前六十一页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础1.微波的散射（2）体散射体散射指在介质内部产生的散射，为经多次散射后所产生的总有效散射。当介质不均匀，或不同介质混合的情况下，往往发生体散射。如：降雨(属多个散射体分布)、土壤、积雪内部、植被等。（3）散射截面与散射系数散射截面：一个可与目标等效的各向同性反射体的截面积。目前六十二页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础2.雷达方程式中：

Wr：接收功率；

Wτ：发射功率；

G：天线增益；

R：目标离雷达的距离；

σ：目标的雷达散射截面；

Ar：接收天线孔径的有效面积目前六十三页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础3.多普勒效应(Doppler)

多普勒效应：当波源和观察者之间有相对运动时，使观察者接收到的频率发生变化的现象。尽管对于飞机或空间飞行器的运动速度来说，频率的改变是很小的，但它对遥感是有用的。遥感利用多普勒效应，可以观测目标的运动，得到地表物体的信息，并可以通过外差技术测出和区分多普勒频移，以避免产生图像模糊，确保获得高分辨率的雷达图像。目前六十四页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础4.地面目标特性（1）复介电常数物体的复介电常数ε反映本身的电学性质，它是由物质组成及湿度决定的。介电常数ε越大，回波强度越强，雷达图像上色调越浅。例如：金属桥梁、铁轨、飞机的ε大，反射雷达波很强，呈浅色。基岩的ε大于沙丘的ε，因而在雷达图像上，基岩较沙、沙丘色浅。水的ε较大(约80分贝)，呈浅色。但若呈镜面反射则雷达天线接收不到回波而呈黑色。地面物体不同的含水量将反映出不同的反射强度。目前六十五页\总数八十七页\编于十九点3.3.1.3微波遥感基础（2）地形坡度（入射角θ）朝向飞机方向的坡面反射强烈，朝天顶方向就要弱些，背向飞机方向反射雷达波很弱，甚至没回波。没回波的地区称为雷达盲区。其次，地形坡度产生阴影效果，增强了图像的立体形状。（3）表面粗糙度表面粗糙度对雷达回波有明显反应，它可使雷达回波有40dB（分贝）的变化。镜面反射，雷达天线几乎不接收回波，图像色调暗；漫反射，雷达回波增大，图像色调浅，由于回波幅度具有随机性，图像呈现一系列亮度不一的光斑。目前六十六页\总数八十七页\编于十九点3.3.2雷达成像仪雷达RADAR：为RadioDetectionAndRanging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。特点主动式遥感雷达信号（距离、方位、相对速度、反射特性）穿透特性分类真实孔径雷达合成孔径雷达相干雷达激光雷达目前六十七页\总数八十七页\编于十九点雷达接收到的回波参数雷达接收到的回波强度是系统参数和地面目标参数的复杂函数。系统参数：

雷达波的波长

发射功率

照射面积和方向

极化等地面目标参数：地物的复介电常数、地面粗糙度等目前六十八页\总数八十七页\编于十九点极化PolarizationTransmit Receive

TogetherV

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V HVVV VVH

H HH目前六十九页\总数八十七页\编于十九点Polarization目前七十页\总数八十七页\编于十九点3.3.2.1真实孔径雷达真实孔径雷达（RAD：RealApertureRadar）：以实际孔径天线进行工作的侧视雷达。侧视雷达：天线的安装与遥感平台的运动方向形成一定的角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射一束窄微波脉冲，由天线收集后，被接收机接收。脉冲：在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为脉冲。脉冲宽度：不同领域概念不同，光学领域指脉冲光源到达脉冲峰值的1/3处，光强所对应的时间间隔称为脉冲宽度。目前七十一页\总数八十七页\编于十九点3.3.2.1真实孔径雷达目前七十二页\总数八十七页\编于十九点地距分辨率：斜距分辨率：τ：脉冲宽度ᴪ：俯角3.3.2.1真实孔径雷达1.真实孔径雷达分辨率分辨率：距离分辨率和方位分辨率。距离分辨率：在脉冲发射的方向上，能分辨两个目标的最小距离。距离分辨率与俯角和脉冲宽度有关。俯角越小，脉冲宽度越小，距离分辨率越高。但减小脉冲宽度，将使作用距离减小。为了保持一定的作用距离，这时需加大发射功率，造成设备庞大，费用昂贵。目前一般采用脉冲压缩技术来提高距离分辨率。目前七十三页\总数八十七页\编于十九点Β：波瓣角；R：斜距。λ：波长成正比D:天线孔径1.真实孔径雷达分辨率分辨率：距离分辨率和方位分辨率。方位分辨率：指相邻的两束脉冲之间，能分辨两个目标的最小距离。雷达发射的微波向四面八方辐射，呈花瓣状，称波瓣。3.3.2.1真实孔径雷达方位分辨率与波瓣角β有关，与波长成正比，与天线孔径D成反比。要提高方位分辨率，需采用波长较短的电磁波，加大天线孔径和缩短观测距离。这几项在飞机和卫星上使用时都受到限制。目前是利用合成孔径雷达来提高侧视雷达的方位分辨率。目前七十四页\总数八十七页\编于十九点3.3.2.2合成孔径雷达合成孔径雷达（SAR：SyntheticApertureRadar）：利用遥感平台的匀速前进移动，将小孔径的天线以一定的时间间隔发射脉冲信号，天线在不同位置接收回波信号的幅度和相位，起到大孔径天线的作用，提高方位分辨率的雷达。基本思想：用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动。在移动中选择若干个位置，在每个位置上发射一个信号，接收相应发射位置的回波信号贮存记录下来。存贮时同时保存接收信号的幅度和相位。合成孔径雷达分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。目前七十五页\总数八十七页\编于十九点3.3.2.2合成孔径雷达目前七十六页\总数八十七页\编于十九点SAR的方位分辨率合成后天线孔径为：SAR方位分辨率：由于双程相移：合成孔径雷达的方位分辨力与距离无关，只与实际使用的天线孔径有关

方位分辨率定义：目前七十七页\总数八十七页\编于十九点真实孔径雷达和合成孔径雷达的比较天线长度：真实孔径雷达天线的长度是实际长度，雷达波的发射和接收都是以其自身有效长度的效率直接反映到显示纪录中；合成孔径雷达用一个小天线作为单个辐射单元，记录每个反射信号。接收位置：真实孔径天线在一个位置上接收目标的回波；合成孔径天线是在不同位置上接收同一地物的回波信号。回波：真实孔径天线接收目标回波后，好像物镜那样聚合成像；合成孔径天线对同一目标的信号不是在同一时刻得到，在每一个位置上都要记录一个回波信号。

目前七十八页\总数八十七页\编于十九点真实孔径雷达和合成孔径雷达的比较以D=8m的真