第7章-微波遥感与成像

1介绍雷达基础知识几何特性与空间分辨率雷达图像畸变目标微波特性雷达图像特性雷达遥感应用雷达遥感系统第七章

微波遥感与成像2

微波遥感与成像微波波段划分3微波遥感与成像微波遥感的特点：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微波遥感与成像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：测量地物的散射或反射特性微波高度计：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。5微波遥感与成像微波遥感传感器分类微波辐射计

微波辐射计主要用于探测地面各点的亮度温度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,其发射强度与自身的亮度温度有关。通过扫描接收这些信号并换算成对应的亮度温度图,对地面物体状况的探测很有意义。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。63.4微波遥感与成像微波遥感传感器分类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向垂直的侧面,发射一个窄的波束,覆盖地面上这一侧面的一个条带,然后接收在这一条带上地物的反射波,从而形成一个图像带。随着飞行器前进,不断地发射这种脉冲波束,又不断地接收回波,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。7合成孔径雷达

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。

微波遥感与成像微波遥感传感器分类

8HH-forhorizontaltransmitandhorizontalreceive,VV-forverticaltransmitandverticalreceive,HV-forhorizontaltransmitandverticalreceive,andVH-forverticaltransmitandhorizontalreceive.极化的概念和极化类型水平极化：电磁波的电场矢量与入射面垂直(入射波与目标表面入射波处的法线所组成的平面)。垂直极化：电磁波的电场矢量与入射面平行。9同一地区同一波段不同极化的雷达图像存在着明显的区别。不同极化的图像就象不同波段一样可彩色合成。107.2微波遥感与成像侧视雷达（SLR）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。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。11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微波遥感与成像侧视雷达工作原理12微波遥感与成像侧视雷达工作原理——有关术语A：飞行方向；B：天底方向E：方位向；D：距离向；C：扫描宽度A：入射角;B：视角;C：斜距;D：地距;φ：俯角13微波遥感与成像侧视雷达工作原理——距离分辨力Pg在侧视方向的分辨率—距离分辨率

Pg=c

/2sin

脉冲持续期(脉冲宽度)，

视角，c光速越大（俯角（90-

）越小），Pg越小，分辨率越高即：距离越近，距离向分辨率越低。A:近射程(nearrange);B:远射程(farrange)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。沿航线方向的分辨率—方位分辨率，沿迹分辨率

Pa=

*R波束宽度，R天线到该像元的倾斜距离=/l,波长，l天线长度Pa=(/l)*R天线越长，Pa越小，方位分辨率越高微波遥感与成像侧视雷达工作原理——方位分辨力Paβ15微波遥感与成像合成孔径雷达工作原理合成孔径雷达（SAR，SyntheticApertureRadar）,也是侧视雷达。基本原理：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，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。163.4微波遥感与成像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/2l为天线长度17微波遥感与成像合成孔径雷达工作原理18微波遥感与成像合成孔径雷达工作原理193.4微波遥感与成像合成孔径雷达工作原理20雷达遥感图像畸变21斜距向几何畸变22近距离端图像压缩纠正后的正确图像23foreshortening24在陡峭山脉地区的侧视雷达图像上存在严重的forshortening现象。25出现Layover现象的原理26Layover现象非常严重。27雷达阴影产生的原理28雷达阴影在图像上的表现29目标特性与图像表征30在雷达图像影响最大的因素包括：1：Surfaceroughnessofthetarget2：Radarviewingandsurfacegeometryrelationship3：Moisturecontentandelectricalpropertiesofthetarget31探测目标表面粗糙程度是影响雷达后向散射的重要因素，粗糙程度与雷达波长有关，波长长时，粗糙度对后向散射的影响小。32在平滑表面A处，雷达波全部被反射，没有产生后向散射，在雷达图像上呈现黑色。在比较粗糙的B处，有部分后向散射被雷达天线接收，在图像上呈现明亮。33Localincidenceangle34雷达侧视地面目标时，如果与地面线性目标的走向垂直（A），在图像上就表现明显，否则（B），就弱。35形成角反射器的原理36城市地区的雷达图像上角反射器现象严重37雷达后向体（volumescattering）散射38雷达图像特性39光斑40光斑41均匀草地成像后，没有光斑时（A），有光斑时（B）。42先进雷达技术应用43立体雷达测量成图技术--相反的观测方向得到的立体像对，非常有用。44相位差与相干雷达45干涉雷达系统原理就是在平台上安装两个天线，但要求错开一点距离，对地面目标探测后，通过计算A便可求出地面高程。46通过干涉雷达获得的地面高程图像47聚束SAR图像48干涉SAR重复轨道相位图49通过干涉雷达获得的地面三维高程图像50航空雷达遥感系统基本原理51航天雷达遥感系统基本原理52L波段合成孔径雷达机载合成孔径雷达系统53L-波段机载SAR用于洪水监测L-SAR表明损害的堤坝和淹没地区54都江堰地区机载L-SAR图像55金门L-SAR图像56加拿大Convair-580C/XSAR系统