微波遙感與成像學習教案

1、會計學1微波遙感與成像微波遙感與成像第一頁，共62頁。2微波波段微波波段(bdun)劃分劃分第1頁/共61頁第二頁，共62頁。3微波遙感的特點：1、能全天候、全天時工作2、對某些地物具有特殊的波譜特征：在微波波段，水的比輻射率為，冰的比輻射率為；而在紅外波段，水的比輻射率為，冰的比輻射率為。3、對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。 4、對海洋(hiyng)遙感具有特殊意義：適合于海面動態(tài)情況（海面風、海浪等）的觀測 5、分辨率較低，但特性明顯。 第2頁/共61頁第三頁，共62頁。4微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類(fn li)主動(zhdng)方式被動(bidng)方式1、雷達（側(cè)視雷

2、達）：成像2、微波高度計：不成像3、微波散射計：不成像1、微波輻射計：成像2、微波散射計：不成像微波散射計微波散射計：測量地物的散射或反射特性：測量地物的散射或反射特性微波高度計微波高度計：測量目標物與遙感平臺間的距離，從而準確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。：測量目標物與遙感平臺間的距離，從而準確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。第3頁/共61頁第四頁，共62頁。5微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類(fn li)微波輻射計微波輻射計 微波輻射計主要用于探測地面各點的亮度溫度并生成微波輻射計主要用于探測地面各點的亮度溫度并生成(shn chn)亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的

3、能力亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的能力 , 其發(fā)射強度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過其發(fā)射強度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過 掃描接收這些信號并換算成對應的亮度溫度圖掃描接收這些信號并換算成對應的亮度溫度圖 , 對地面物體狀況的探測很有意義。對地面物體狀況的探測很有意義。亮度溫度是指輻射出與被測物體相等的輻射能量(nngling)的黑體的溫度。第4頁/共61頁第五頁，共62頁。6微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類(fn li)側(cè)視雷達側(cè)視雷達 側(cè)視雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面?zhèn)纫暲走_是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面 , 發(fā)射一個窄的波束發(fā)射一個

4、窄的波束 , 覆蓋地面覆蓋地面(dmin)上這一側(cè)面的一個條帶上這一側(cè)面的一個條帶 , 然后接收在這一條帶上地物的反射波然后接收在這一條帶上地物的反射波 , 從而形成一個圖像帶。隨著飛行器前進從而形成一個圖像帶。隨著飛行器前進 , 不斷地發(fā)射這種脈沖波束不斷地發(fā)射這種脈沖波束 , 又不斷地接收回波又不斷地接收回波 , 從而形成一幅一幅的雷達圖像。從而形成一幅一幅的雷達圖像。雷達成像的基本條件：雷達發(fā)射的波束照在目標不同部位時，要有時間先后差異，這樣從目標反射的回波也同時出現(xiàn)時間差，才有可能區(qū)分目標的不同部位。雷達成像的基本條件：雷達發(fā)射的波束照在目標不同部位時，要有時間先后差異，這樣從目標反射

5、的回波也同時出現(xiàn)時間差，才有可能區(qū)分目標的不同部位。第5頁/共61頁第六頁，共62頁。7合成孔徑雷達合成孔徑雷達 合成孔徑雷達與側(cè)視雷達類似合成孔徑雷達與側(cè)視雷達類似 , 也是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多也是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多(xdu)小單元小單元 , 每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強度都不同。每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強度都不同。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。目的：提高圖象

6、在飛行方向的分辨率。微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類(fn li)第6頁/共61頁第七頁，共62頁。8HH - for horizontal transmit and horizontal receive, VV - for vertical transmit and vertical receive, HV - for horizontal transmit and vertical receive, and VH - for vertical transmit and horizontal receive.水平極化：電磁波的電場矢量與入射面垂直水平極化：電磁波的電場矢量與入射面垂直(入

7、射波與目標表面入射波處的法線所組成入射波與目標表面入射波處的法線所組成(z chn)的平面的平面)。垂直極化：電磁波的電場矢量與入射面平行。垂直極化：電磁波的電場矢量與入射面平行。第7頁/共61頁第八頁，共62頁。9第8頁/共61頁第九頁，共62頁。10側(cè)視雷達（側(cè)視雷達（SLR）工作）工作(gngzu)原理原理 雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內(nèi)發(fā)射一束能量很強的脈沖波，當遇到地面物體時，被反射回來的信號再被天線接收雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內(nèi)發(fā)射一束能量很強的脈沖波，當遇到地面物體時，被反射回來的信號再被天線接收(jishu)。 由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收由

8、于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收(jishu)的時間不同。的時間不同。第9頁/共61頁第十頁，共62頁。11遙感平臺向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達脈沖交替進行；在波束寬度范圍內(nèi)，地面不同的地物由于距離不同而在不同的時間反射回波。反射回波的信號記錄一條圖象遙感平臺向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達脈沖交替進行；在波束寬度范圍內(nèi)，地面不同的地物由于距離不同而在不同的時間反射回波。反射回波的信號記錄一條圖象(t xin)掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來側(cè)視側(cè)視(c sh)雷達工作原理雷達工作原理第10頁/共61頁第十一頁，共62頁。12側(cè)視雷達工作側(cè)視雷

9、達工作(gngzu)原理原理有關(guān)術(shù)語有關(guān)術(shù)語A：飛行方向；：飛行方向；B：天底方向：天底方向E：方位：方位(fngwi)向；向；D：距離：距離向；向；C：掃描寬度：掃描寬度A：入射角; B：視角(shjio); C：斜距; D：地距;：俯角第11頁/共61頁第十二頁，共62頁。13側(cè)視雷達工作原理側(cè)視雷達工作原理(yunl)距離分辨力距離分辨力Pg在側(cè)視方向的分辨率在側(cè)視方向的分辨率距離分辨率距離分辨率 Pg=c /2sin脈沖持續(xù)脈沖持續(xù)(chx)期期(脈沖寬度脈沖寬度)， 視角，視角，c光速光速q越大（俯角越大（俯角(fjio)（90-）越?。┰叫。?， Pg越小，分辨率越高越小，分辨率越高

10、q即：距離越近，距離向分辨率越低。即：距離越近，距離向分辨率越低。A: 近射程(near range); B: 遠射程(far range)第12頁/共61頁第十三頁，共62頁。14距離距離(jl)越近，方位分辨率越高；與距離越近，方位分辨率越高；與距離(jl)向分辨率變化規(guī)律向分辨率變化規(guī)律相反。相反。沿航線方向沿航線方向(fngxing)的分辨率的分辨率方位分辨率，沿跡分辨率方位分辨率，沿跡分辨率 Pa= *R波束寬度，波束寬度， R天線到該像元的傾斜距離天線到該像元的傾斜距離=/l, 波長，波長， l天線長度天線長度 Pa = (/l)*R天線越長，天線越長， Pa越小，方位分辨率越高越

11、小，方位分辨率越高側(cè)視雷達側(cè)視雷達(lid)工作原理工作原理方位分辨力方位分辨力Pa第13頁/共61頁第十四頁，共62頁。15合成孔徑雷達工作合成孔徑雷達工作(gngzu)原理原理合成孔徑雷達（合成孔徑雷達（SAR，Synthetic Aperture Radar）, 也是側(cè)視雷達。也是側(cè)視雷達。基本原理：利用短的天線，通過修改數(shù)據(jù)基本原理：利用短的天線，通過修改數(shù)據(jù)(shj)記錄和處理技術(shù)，產(chǎn)生很長孔徑天線的效果，等于通過加長天線孔徑來提高觀測精度。記錄和處理技術(shù)，產(chǎn)生很長孔徑天線的效果，等于通過加長天線孔徑來提高觀測精度。在沿飛行航跡方向上形成一個天線陣列，并與數(shù)據(jù)在沿飛行航跡方向上形成一

12、個天線陣列，并與數(shù)據(jù)(shj)記錄和處理過程聯(lián)系在一起。記錄和處理過程聯(lián)系在一起。在不同位置接收同一地物的回波信號，信號得到的時間不同，相位和強度不同，形成相干影像。經(jīng)過復雜的處理，得到地面的實際影像。在不同位置接收同一地物的回波信號，信號得到的時間不同，相位和強度不同，形成相干影像。經(jīng)過復雜的處理，得到地面的實際影像。第14頁/共61頁第十五頁，共62頁。16合成孔徑雷達工作合成孔徑雷達工作(gngzu)原理原理理論(lln)計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為： ra =l/2 l為天線長度第15頁/共61頁第十六頁，共62頁。17合成孔徑雷達工作合成孔徑雷達工作(gngzu)原理

13、原理第16頁/共61頁第十七頁，共62頁。18合成孔徑雷達工作合成孔徑雷達工作(gngzu)原理原理第17頁/共61頁第十八頁，共62頁。19合成孔徑雷達工作合成孔徑雷達工作(gngzu)原理原理第18頁/共61頁第十九頁，共62頁。20第19頁/共61頁第二十頁，共62頁。21第20頁/共61頁第二十一頁，共62頁。22第21頁/共61頁第二十二頁，共62頁。23第22頁/共61頁第二十三頁，共62頁。24第23頁/共61頁第二十四頁，共62頁。25第24頁/共61頁第二十五頁，共62頁。26第25頁/共61頁第二十六頁，共62頁。27第26頁/共61頁第二十七頁，共62頁。28第27頁/共

14、61頁第二十八頁，共62頁。29第28頁/共61頁第二十九頁，共62頁。30第29頁/共61頁第三十頁，共62頁。31第30頁/共61頁第三十一頁，共62頁。32第31頁/共61頁第三十二頁，共62頁。33第32頁/共61頁第三十三頁，共62頁。34第33頁/共61頁第三十四頁，共62頁。35第34頁/共61頁第三十五頁，共62頁。36第35頁/共61頁第三十六頁，共62頁。37第36頁/共61頁第三十七頁，共62頁。38第37頁/共61頁第三十八頁，共62頁。39第38頁/共61頁第三十九頁，共62頁。40第39頁/共61頁第四十頁，共62頁。41第40頁/共61頁第四十一頁，共62頁。42

15、第41頁/共61頁第四十二頁，共62頁。43第42頁/共61頁第四十三頁，共62頁。44第43頁/共61頁第四十四頁，共62頁。45第44頁/共61頁第四十五頁，共62頁。46第45頁/共61頁第四十六頁，共62頁。47聚束聚束SARSAR圖像圖像(t xin)(t xin)第46頁/共61頁第四十七頁，共62頁。48第47頁/共61頁第四十八頁，共62頁。49第48頁/共61頁第四十九頁，共62頁。50第49頁/共61頁第五十頁，共62頁。51第50頁/共61頁第五十一頁，共62頁。52L波段波段(bdun)合成合成孔徑雷達孔徑雷達機載合成孔機載合成孔徑雷達系統(tǒng)徑雷達系統(tǒng)(xtng)第51頁

16、/共61頁第五十二頁，共62頁。53L-L-波段波段(bdun)(bdun)機載機載SARSAR用于洪水監(jiān)測用于洪水監(jiān)測L-SAR表明損害的堤壩和淹沒表明損害的堤壩和淹沒(ynm)地區(qū)地區(qū) 第52頁/共61頁第五十三頁，共62頁。54都江堰地區(qū)都江堰地區(qū)(dq)(dq)機載機載L-SARL-SAR圖圖像像第53頁/共61頁第五十四頁，共62頁。55金門金門(jn mn)L-SAR(jn mn)L-SAR圖像圖像第54頁/共61頁第五十五頁，共62頁。56第55頁/共61頁第五十六頁，共62頁。57第56頁/共61頁第五十七頁，共62頁。58第57頁/共61頁第五十八頁，共62頁。59第58頁/共61頁第五十九頁，共62頁。60第59頁/共61頁第六十頁，共62頁。61