2023年微波遙感期末知識點復(fù)習(xí)資料

1.微波遙感分類

?積極微波遙感，被動微波遙感

?微波輻射計，微波散射計，微波高度計，成像雷達

?真實孔徑雷達，合成孔徑雷達，機載和星載

?干涉SAR,極化SAR

2.微波遙感的意義

全天候，全天時，植被穿透性，地表穿透性，獨特日勺遙感機理，干涉

測量能力，多極化，多波段，高辨別率，與其他遙感手段互補

電磁波譜

微波波譜

微波波段：0.l-100cm

短K->X->C->S->L->P長

rUH.■.14一7AT不火以油--->一

K,KKuXCsLP

0.11.11.72.43.87.51530100

波長(cm)

為何星載雷達系統(tǒng)不采用K/P波段？

答：K波段波長短，雖然有很好精確性，不過此波長可以被水蒸氣強

烈吸取，使這一波段日勺雷達不能在雨中和有霧日勺天氣使用。

P波段波長較長，由于微波穿過大氣層時會產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)，低頻長

波旋轉(zhuǎn)程度大，極大限制了空基P波段微波遙感系統(tǒng)日勺可行性。且由

于波長較長其辨別率低。

目時的散射特性與哪些原因有關(guān)？

電磁波輻射在非均勻媒質(zhì)或各向異性媒質(zhì)中傳播時多方位、多角度地

變化本來傳播方向日勺現(xiàn)象，即目日勺對入射電磁波能量日勺重定向。

瑞利散射：（a<0.IX）散射光波長等于入射光波長，散射粒子

遠不不小于入射光波長。

米氏散射：（0.IX<a<10X）當(dāng)大氣中粒子日勺直徑與輻射的波長相稱

時發(fā)生日勺散射。

光學(xué)（非選擇性）散射（10人〈a）散射粒子日勺粒徑比輻射波長大得多時發(fā)

生日勺散射，散射系數(shù)與波長無關(guān)。

目日勺日勺散射特性首先取決于目日勺尺寸和雷達波長間日勺關(guān)系（粗糙度），

入射角、介電特性（介電常數(shù)增長，反射增長）和極化特性。

怎樣提高真實孔徑雷達辨別率？

距離辨別率（地距辨別率）Rg=（tc/2）secB

斜距辨別率Rr=tc/2（沿波束方向）

脈沖寬度越小，俯角越小，距離辨別率越高，俯角太小地形影響嚴(yán)重,

當(dāng)俯角一定期，減小脈沖寬度可提高距離辨別率，因此合成孔徑雷達

在距離向采用脈沖壓縮技術(shù)chirp（距離壓縮）

方位向辨別率Ra=（入/d）R（又R=H/sinP=H/cos6）

提高方位辨別率。加大天線孔徑，波長較短電磁波，縮短觀測距離

合成孔徑技術(shù)

合成孔徑雷達辨別率與哪些參數(shù)有關(guān)?

距離向辨別率Rg=(tc/2)/cos0

方位向辨別率Ls邛sR=D/2

什么是多視？

多視：用平均法減低相干觀測系統(tǒng)上特有日勺乘性隨機噪聲光斑；把合

成孔徑長度分為N個區(qū)間，每區(qū)間內(nèi)方位壓縮后相加平均，N為視數(shù)

減少了空間辨別率，換取輻射辨別率日勺提高

SAR圖像有哪些特點？

1.穿透性：

大氣對電磁波日勺衰減與電磁波有關(guān)，波長越長，衰減越小

2.斑點噪聲：

雷達圖像上每個像素日勺信號是電磁波與各微散射體互相之間加強或減弱作

用的集成，在影像中以斑點日勺形式體現(xiàn)出來。

成像前：多視處理成像后：濾波處理

3.SAR側(cè)視成像日勺幾何特性：

(1)斜距顯示日勺距離壓縮

斜距成像的雷達影像在距離向呈圖像壓縮日勺幾何失真現(xiàn)象

靠近星下點日勺目日勺成像壓縮現(xiàn)象嚴(yán)重

(2)側(cè)視SAR陰影

起伏地形日勺雷達影像在后坡出現(xiàn)暗區(qū)日勺圖像缺失現(xiàn)象

(3)側(cè)視SAR透視收縮

起伏地形日勺雷達影像山坡長度按比例計算后，比實際長度短

(4)側(cè)視SAR疊掩(頂?shù)孜灰?

山頂部分的回波比山腳部分的回波更早被雷達接受記錄，從而使山頂影

像“疊置”在山底之前的圖像失真現(xiàn)象

（5）SAR圖像左右、上下倒置

列出常用的星載SAR系統(tǒng)及其重要參數(shù)

SEASAT美國、ERS-1歐洲、JERS-1日本、ERS2RADARSAT-1力口拿大、

SRTM美國、ASAR（美國Envisat衛(wèi)星）、POLSAR（日本ALOS衛(wèi)星）、

TerraSAR-X德國、RADARSAT-2、TanDEM-X德國

PALSAR日本ALOS衛(wèi)星L全極化約30。10/20

TerraSAR-X德國衛(wèi)星X全極化6.6X6.6

RADARSAT-2加拿大衛(wèi)星C全極化5.2^30X7.6

TanDEM-X德國衛(wèi)星X全極化6.6X6.6

InSAR基本原理與處理流程

基本原理：

干涉相位差0

基本環(huán)節(jié)流程:

INSAR影像對輸入

影像配準(zhǔn)過程:

輸入影像參考影像

確定控制點

兒何變換模型

輸入影像重采樣

配準(zhǔn)影像輸出

1.相干系數(shù)法

2.最大干涉頻譜法

3.平均波動函數(shù)法

從粗到細匹配方略：

特性點提取=選擇愛好算子挑選候選點

基于灰度日勺粗匹配今確定下一級匹配日勺初始值

整體概率松弛匹配今改善抗噪聲能力，提高可靠性

最小二乘匹配=逐點精化，到達子像素級日勺精度

卷積頻譜日勺截止頻率2r］對應(yīng)于信號日勺奈奎斯特（Nyquist）頻率，即

采樣頻率1/T不可以不不小于截止頻率日勺2倍

過采樣:在進行影像相乘日勺操作之前，增長原始日勺復(fù)數(shù)影像之采樣率。

簡樸地說，先對原始影像進行2倍日勺重采樣。

干涉圖生成的前置濾波和后置濾波：

?前置濾波：在生成干涉圖之前對原始日勺復(fù)數(shù)干涉影像進行濾波

?后置濾波：在形成干涉圖后，對干涉圖進行濾波

清除平地效應(yīng)：假設(shè)一種平均日勺高度，根據(jù)軌道參數(shù)估算平地效應(yīng)。

計算干涉圖日勺頻譜，取出最大頻率值，并清除掉該頻率分量日勺影響。

濾波的目的：

?提高信噪比，改善干涉條紋日勺視覺效果

?保持好相位差原有日勺分布規(guī)律基礎(chǔ)上，消除噪聲影響

自適應(yīng)平滑濾波原理流程：

相位解纏的基本原理和經(jīng)典措施

從干涉圖中得到日勺相位差實際上只是主值，其取值范圍在（-兀，兀］

之間，要得到真實日勺相位差必須在這個值日勺基礎(chǔ)上加上或減去27L日勺

整數(shù)倍，這樣日勺過程稱為相位解纏

相位解纏的兩個重要環(huán)節(jié)

1,估計相鄰像素之間真實相位日勺差值

2,按照某種方略對相位差值進行積分

Nyquist原則:

干涉圖中，相鄰象素日勺解纏相位值必須在一種周期之內(nèi)

對于纏繞相位日勺差提成果再纏繞后求和，可得干涉圖所包括日勺真實相

位(纏繞運算一取一次以2n為模日勺主值)

m-1

<P<7Z7>=(P(l)+1用{A{印{(p(t)}}}

n=1

相位的不一致性：

解纏后日勺相位數(shù)據(jù)矩陣中任意兩個點之間日勺相位差與這兩點之間日勺

途徑有關(guān)。

什么是殘數(shù):在2*2模板上日勺線積提成果稱為殘數(shù)日勺總值。

相位解纏措施:枝切法、質(zhì)量圖法、最小二乘法、網(wǎng)絡(luò)流法。

什么是永久散射體：

散射特性較穩(wěn)定、對雷達波反射較強日勺硬目日勺就稱為永久散射體

極化：極化描述了電場矢量末端軌跡日勺方向和形狀

完全極化波：單色波且無噪聲分量，完全極化日勺單色波日勺%6都是

常數(shù)。雷達日勺發(fā)射波一般可視為完全極化波。

部分極化波：包括隨機量、時變量或噪聲分量。雷達接受日勺回波一般

可視為部分極化波。

水平極化：電場矢量與入射面垂直

垂直極化：電場矢量與入射面平行

Jones矢量只合用于完全極化波

Stokes矢量對完全極化波和部分極化波均有效

Poincare球：球面，完全極化波

球內(nèi)，部分極化波

球心，非極化波

散射坐標(biāo)系：

根據(jù)接受天線所處坐標(biāo)系日勺+k軸方向與散射波傳播方向日勺關(guān)系

（相似或相反），有前向散射坐標(biāo)系和后向散射坐標(biāo)系。其坐標(biāo)原點

分別為發(fā)射天線和接受天線。

前向散射坐標(biāo)系、后向散射坐標(biāo)系、單站散射坐標(biāo)系（屬后向散射系）

散射矩陣、Muller矩陣、協(xié)方差矩陣、相干矩陣及其關(guān)系。

極化散射矩陣-給出入射與散射波Jones矢量關(guān)系（完全極化波）

近iller矩陣-入射與散射波Stokes矢量（不完全極化波）

,Pauli矢量化一＞共物相乘,多視平均一＞極化相干矩陣

散射矩陣/

典排序矢量化共朝相乘,多視平均-＞極化協(xié)方差矩陣

（極化協(xié)方差矩陣對角線上元素反應(yīng)通道日勺功率）

常用的極化目的分解分幾類，每類的措施有那些？

相干分解：Pauli、Cameron（互易性、對稱性）、Krogager

非相干分解：Freeman（三分量：體散射、偶次散射、單次散射）、

Yamaguchi（+螺旋體散射,合用于都市）、Huynen、Cloude

奇次散射模型:

靜止日勺水面、寬敞日勺馬路、大型建筑日勺平頂、機場跑道

漫散射Bragg模型：

草地、沙漠、裸露日勺農(nóng)田、波浪起伏日勺水面

偶次散射模型：

城區(qū)建筑物、樹干與地表、角反射器

體散射模型：

森林（林地）

Cloude分解及其分類原理

?根據(jù)分解理論，可以將相干矩陣[T]分解成三個相干矩陣

的總和

3

用=￡4」0]=4勺/+2c2+々36363

n=l

/其中4和e,分別表示特征值和特征向量。

?特征向量可以寫成

8T

Cj=e'"[cos%sinaicosf]^'sinatsin臟"

式中，a,表示目標(biāo)的散射機理，力為目標(biāo)方位角，/為SHH+SW的相位，6為

SHH+SVV與SHH-SVV之間的相位差，匕為SHH+SVV與SHV之間的相位差。

MH：

即目日勺的散射機理在記錄上雜亂無序日勺程度（水體小、植被大）

散射角a：

表達散射類型，［0。，90。］與目日勺朝向無關(guān),代表散射目日勺內(nèi)部自由度

各向異性度A：

%?+九3

對于低燧和中等燧，燧不能提供有關(guān)兩個較小特性值之間關(guān)系日勺信息

SEGMENTATIONOFTHEH/aSPACE

2-植被或市區(qū)

司

1-二面角散射器90

80

MULTIPLE

70

SCATTERING

60

50

VOLUME/

SCATTERING'40

30

SURFACE

SCATTERING（20

10

4-偶極子或

朝向相關(guān)植被

7-水面、冰面、ENTROPYENTROPY：ENTROPY

光滑的陸地表面PERTURBATIONOF1stORDERDEGREEOFARBITRARINESS

SCATTERINGTHEORIESDUE(SCATTERINGPROCESSES

TO2ndORDEREVENTSRANDOMNOISE

常用及最新的極化SAR信息提取措施有那些?

極化SAR

信息提取

混

模

合

型

分

極化目標(biāo)分

解

分解方法解