微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理課件

3.4微波遙感與成像13.4微波遙感與成像13.4微波遙感與成像微波波段劃分23.4微波遙感與成像微波波段劃分23.4微波遙感與成像微波遙感的特點：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0.4，冰的比輻射率為0.99；而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92。3、對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。4、對海洋遙感具有特殊意義：適合于海面動態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測5、分辨率較低，但特性明顯。

33.4微波遙感與成像微波遙感的特點：33.4微波遙感與成像微波遙感方式：主動和被動43.4微波遙感與成像微波遙感方式：主動和被動43.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類主動方式被動方式1、雷達（側(cè)視雷達）：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53.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類主動方式被動方式13.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波散射計：測量地物的散射或反射特性微波高度計：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)。根據(jù)發(fā)射波和接收波間的時間差，測出距離。63.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波散射計：測量地3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波輻射計

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)。通過掃描接收這些信號并換算成對應(yīng)的亮度溫度圖,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的黑體的溫度。73.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波輻射計亮度溫度3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類側(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,發(fā)射一個窄的波束,覆蓋地面上這一側(cè)面的一個條帶,然后接收在這一條帶上地物的反射波,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,又不斷地接收回波,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。83.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類側(cè)視雷達8合成孔徑雷達

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。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類9合成孔徑雷達3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類93.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理雷達發(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。由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收的時間不同。103.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理雷達發(fā)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掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理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3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A：飛行方向；B：天底方向E：方位向；D：距離向；C：掃描寬度123.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A：飛行3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A入射角;B視角;C斜距;D地距;φ俯角φ133.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A入射角3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A:近射程（nearrange）;B:遠射程（farrange）143.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A:近3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——距離分辨力Pg在側(cè)視方向的分辨率—距離分辨率Pg=c/2sin脈沖持續(xù)期（脈沖寬度），視角，c光速越大（俯角（90-）越?。?，Pg越小，分辨率越高即：距離越近，距離向分辨率越低ττ/2153.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——距離分辨力Pg在距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反沿航線方向的分辨率—方位分辨率，沿跡分辨率Pa=*R波束寬度，R天線到該像元的傾斜距離=/l,波長，l天線長度Pa=(/l)*R天線越長，Pa越小，方位分辨率越高3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——方位分辨力Paβ16距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反沿航線方3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達（SAR，SyntheticApertureRadar）,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)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)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，形成相干影象。經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到地面的實際影象173.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達（S3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理183.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理183.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理理論計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為：ra=l/2l為天線長度193.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理理論計算表明，合3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理203.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理203.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理213.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理213.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理223.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理223.5遙感圖像的特征幾何特征：目標地物的大小、形狀及空間分布特點；物理特征：目標地物的屬性特點；時間特征：目標地物的變化動態(tài)特點

233.5遙感圖像的特征幾何特征：目標地物的大小、形狀及空間3.5遙感圖像的特征遙感圖象上能夠詳細區(qū)分的最小單元的尺寸，是用來表征圖象分辨地面目標細節(jié)能力的指標。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。像元（pixel）：將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高；像解率是用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行細線的條數(shù)來表示，如線/毫米或線對/毫米；瞬時視場角(instantaneousfieldofview,IFOV):指傳感器的張角及瞬時視域，又稱角分辨率。

傳感器在某一時刻所能感測的外來光（或其它電磁波）所來自的空間角度區(qū)域空間分辨率243.5遙感圖像的特征遙感圖象上能夠詳細區(qū)分的最分辨率（像元大小）=平臺高度*角分辨率（弧度）D=H*IFOV如，飛機飛行高度8000米，角分辨率為2.5毫弧度，則地面分辨率為：8000m*2.5*10-3=20m3.5遙感圖像的特征空間分辨率25分辨率（像元大?。?平臺高度*角分辨率（弧度）3.5遙感不同空間分辨率的圖象26不同空間分辨率的圖象261米271米2710米2810米2830米2930米2980米3080米30傳感器在接收目標輻射的光譜時能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高或：所記錄的電磁波譜中，某一特定的波長范圍值，越寬，分辨率越低不同光譜分辨率的傳感器對同一地物的探測效果有很大區(qū)別；如MSS（100-200nm）、AVIRIS（10nm）傳感器的波段選擇必須考慮目標的光譜特征值，才能取得好效果感測人體選擇8-12m,探測森林火災(zāi)應(yīng)選擇3-5m波譜分辨率3.5遙感圖像的特征31傳感器在接收目標輻射的光譜時能分辨的最小波長間隔。波譜分辨率3.5遙感圖像的特征波譜分辨率323.5遙感圖像的特征波譜分辨率323.5遙感圖像的特征波譜分辨率333.5遙感圖像的特征波譜分辨率333.5遙感圖像的特征輻射分辨率傳感器接收光譜信號時，能分辨的最小輻射差。在遙感圖象上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級(D)。如6bit,7bit,8bit,11bit,……一個6-bit的傳感器可以記錄26級（64）的亮度值，一個8-bit的傳感器可以記錄28級（256）的亮度值，一個12-bit的傳感器可以記錄212級（4096）的亮度值343.5遙感圖像的特征輻射分辨率傳感器接收光譜信號8-bit256greys6-bit64greys4-bit16greys3-bit8greys2-bit4greys1-bit2greys輻射分辨率358-bit6-bit4-bit3-bit2-bit1-bitMaximumbrightness=255Maximumbrightness=127輻射亮度范圍36Maximumbrightness=255Maximu對同一目標進行重復(fù)探測時，相鄰兩次探測的時間間隔，（重訪周期）短：一天內(nèi)的變化，小時為單位中：一年內(nèi)的變化，以天為單位長：以年為單位LANDSAT：16天；CBERS：26天；太陽同步氣象衛(wèi)星：0.5天動態(tài)監(jiān)測3.5遙感圖像的特征時間分辨率37對同一目標進行重復(fù)探測時，相鄰兩次探測的時間間隔，3.53.4微波遙感與成像383.4微波遙感與成像13.4微波遙感與成像微波波段劃分393.4微波遙感與成像微波波段劃分23.4微波遙感與成像微波遙感的特點：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0.4，冰的比輻射率為0.99；而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92。3、對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。4、對海洋遙感具有特殊意義：適合于海面動態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測5、分辨率較低，但特性明顯。

403.4微波遙感與成像微波遙感的特點：33.4微波遙感與成像微波遙感方式：主動和被動413.4微波遙感與成像微波遙感方式：主動和被動43.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類主動方式被動方式1、雷達（側(cè)視雷達）：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423.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類主動方式被動方式13.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波散射計：測量地物的散射或反射特性微波高度計：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)。根據(jù)發(fā)射波和接收波間的時間差，測出距離。433.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波散射計：測量地3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波輻射計

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)。通過掃描接收這些信號并換算成對應(yīng)的亮度溫度圖,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的黑體的溫度。443.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波輻射計亮度溫度3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類側(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,發(fā)射一個窄的波束,覆蓋地面上這一側(cè)面的一個條帶,然后接收在這一條帶上地物的反射波,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,又不斷地接收回波,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。453.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類側(cè)視雷達8合成孔徑雷達

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。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類46合成孔徑雷達3.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類93.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理雷達發(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。由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收的時間不同。473.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理雷達發(fā)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掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理48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3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A：飛行方向；B：天底方向E：方位向；D：距離向；C：掃描寬度493.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A：飛行3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A入射角;B視角;C斜距;D地距;φ俯角φ503.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A入射角3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A:近射程（nearrange）;B:遠射程（farrange）513.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——有關(guān)術(shù)語A:近3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——距離分辨力Pg在側(cè)視方向的分辨率—距離分辨率Pg=c/2sin脈沖持續(xù)期（脈沖寬度），視角，c光速越大（俯角（90-）越?。琍g越小，分辨率越高即：距離越近，距離向分辨率越低ττ/2523.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——距離分辨力Pg在距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反沿航線方向的分辨率—方位分辨率，沿跡分辨率Pa=*R波束寬度，R天線到該像元的傾斜距離=/l,波長，l天線長度Pa=(/l)*R天線越長，Pa越小，方位分辨率越高3.4微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理——方位分辨力Paβ53距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反沿航線方3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達（SAR，SyntheticApertureRadar）,也是側(cè)視雷達?；驹恚豪枚痰奶炀€，通過修改數(shù)據(jù)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)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，形成相干影象。經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到地面的實際影象543.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達（S3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理553.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理183.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理理論計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為：ra=l/2l為天線長度563.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理理論計算表明，合3.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理573.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理203.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理583.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理213.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理593.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理223.5遙感圖像的特征幾何特征：目標地物的大小、形狀及空間分布特點；物理特征：目標地物的屬性特點；時間特征：目標地物的變化動態(tài)特點

603.5遙感圖像的特征幾何特征：目標地物的大小、形狀及空間3.5遙感圖像的特征遙感圖象上能夠詳細區(qū)分的最小單元的尺寸，是用來表征圖象分辨地面目標細節(jié)能力的指標。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。像元（pixel）：將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高；像解率是用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行細線的條數(shù)來表示，如線/毫米或線對/毫米；瞬時視場角(instantaneousfieldofview,IFOV):指傳感器的張角及瞬時視域，又稱角分辨率。

傳感器在某一時刻所能感測的外來光（或其它電磁波）所來自的空間角度區(qū)域空間分辨率613.5遙感圖像的特征遙感圖象上能夠詳細區(qū)分的最分辨率（像元大?。?平臺高度*角分辨率（弧度）D=H*IFOV如，飛機飛行高度8000米，角分辨率為2.5毫弧度，則地面分辨率為：8000m*2.5*10-3=20m3.5遙感圖像的特征空間分辨率62分辨率（像元大小）=平臺高度*角分辨率（弧度）3.5遙感不同空間分辨率的圖象63不同空間分辨率的圖象261米641米2710米6510米2830米6630米2980米6780米30傳感器在接收目標輻射的光譜時能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高或：所記錄的電磁波譜中，某一特定的波