第7章-微波遙感與成像

1介紹雷達(dá)基礎(chǔ)知識(shí)幾何特性與空間分辨率雷達(dá)圖像畸變目標(biāo)微波特性雷達(dá)圖像特性雷達(dá)遙感應(yīng)用雷達(dá)遙感系統(tǒng)第七章

微波遙感與成像2

微波遙感與成像微波波段劃分3微波遙感與成像微波遙感的特點(diǎn)：1、能全天候、全天時(shí)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(dòng)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。

4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類主動(dòng)方式被動(dòng)方式1、雷達(dá)（側(cè)視雷達(dá)）：成像2、微波高度計(jì)：不成像3、微波散射計(jì)：不成像1、微波輻射計(jì)：成像2、微波散射計(jì)：不成像微波散射計(jì)：測量地物的散射或反射特性微波高度計(jì)：測量目標(biāo)物與遙感平臺(tái)間的距離，從而準(zhǔn)確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。5微波遙感與成像微波遙感傳感器分類微波輻射計(jì)

微波輻射計(jì)主要用于探測地面各點(diǎn)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(qiáng)度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過掃描接收這些信號(hào)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。63.4微波遙感與成像微波遙感傳感器分類側(cè)視雷達(dá)側(cè)視雷達(dá)是在飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面,發(fā)射一個(gè)窄的波束,覆蓋地面上這一側(cè)面的一個(gè)條帶,然后接收在這一條帶上地物的反射波,從而形成一個(gè)圖像帶。隨著飛行器前進(jìn),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(dá)圖像。雷達(dá)成像的基本條件：雷達(dá)發(fā)射的波束照在目標(biāo)不同部位時(shí)，要有時(shí)間先后差異，這樣從目標(biāo)反射的回波也同時(shí)出現(xiàn)時(shí)間差，才有可能區(qū)分目標(biāo)的不同部位。7合成孔徑雷達(dá)

合成孔徑雷達(dá)與側(cè)視雷達(dá)類似,也是在飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號(hào)。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(hào)的時(shí)刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強(qiáng)度都不同。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。

微波遙感與成像微波遙感傳感器分類

8HH-forhorizontaltransmitandhorizontalreceive,VV-forverticaltransmitandverticalreceive,HV-forhorizontaltransmitandverticalreceive,andVH-forverticaltransmitandhorizontalreceive.極化的概念和極化類型水平極化：電磁波的電場矢量與入射面垂直(入射波與目標(biāo)表面入射波處的法線所組成的平面)。垂直極化：電磁波的電場矢量與入射面平行。9同一地區(qū)同一波段不同極化的雷達(dá)圖像存在著明顯的區(qū)別。不同極化的圖像就象不同波段一樣可彩色合成。107.2微波遙感與成像側(cè)視雷達(dá)（SLR）工作原理

雷達(dá)發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時(shí)間內(nèi)發(fā)射一束能量很強(qiáng)的脈沖波，當(dāng)遇到地面物體時(shí)，被反射回來的信號(hào)再被天線接收。由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時(shí)發(fā)出的脈沖，接收的時(shí)間不同。11遙感平臺(tái)向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達(dá)脈沖交替進(jìn)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(shí)間反射回波。反射回波的信號(hào)記錄一條圖象掃描線。返回的信號(hào)被天線接收并記錄下來微波遙感與成像側(cè)視雷達(dá)工作原理12微波遙感與成像側(cè)視雷達(dá)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A：入射角;B：視角;C：斜距;D：地距;φ：俯角13微波遙感與成像側(cè)視雷達(dá)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。A:近射程(nearrange);B:遠(yuǎn)射程(farrange)14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，方位分辨率越高微波遙感與成像側(cè)視雷達(dá)工作原理——方位分辨力Paβ15微波遙感與成像合成孔徑雷達(dá)工作原理合成孔徑雷達(dá)（SAR，SyntheticApertureRadar）,也是側(cè)視雷達(dá)?；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(gè)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(hào)，信號(hào)得到的時(shí)間不同，相位和強(qiáng)度不同，形成相干影像。經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到地面的實(shí)際影像。163.4微波遙感與成像合成孔徑雷達(dá)工作原理理論計(jì)算表明，合成孔徑雷達(dá)在沿航跡方向的分辨率為：ra=l/2l為天線長度17微波遙感與成像合成孔徑雷達(dá)工作原理18微波遙感與成像合成孔徑雷達(dá)工作原理193.4微波遙感與成像合成孔徑雷達(dá)工作原理20雷達(dá)遙感圖像畸變21斜距向幾何畸變22近距離端圖像壓縮糾正后的正確圖像23foreshortening24在陡峭山脈地區(qū)的側(cè)視雷達(dá)圖像上存在嚴(yán)重的forshortening現(xiàn)象。25出現(xiàn)Layover現(xiàn)象的原理26Layover現(xiàn)象非常嚴(yán)重。27雷達(dá)陰影產(chǎn)生的原理28雷達(dá)陰影在圖像上的表現(xiàn)29目標(biāo)特性與圖像表征30在雷達(dá)圖像影響最大的因素包括：1：Surfaceroughnessofthetarget2：Radarviewingandsurfacegeometryrelationship3：Moisturecontentandelectricalpropertiesofthetarget31探測目標(biāo)表面粗糙程度是影響雷達(dá)后向散射的重要因素，粗糙程度與雷達(dá)波長有關(guān)，波長長時(shí)，粗糙度對后向散射的影響小。32在平滑表面A處，雷達(dá)波全部被反射，沒有產(chǎn)生后向散射，在雷達(dá)圖像上呈現(xiàn)黑色。在比較粗糙的B處，有部分后向散射被雷達(dá)天線接收，在圖像上呈現(xiàn)明亮。33Localincidenceangle34雷達(dá)側(cè)視地面目標(biāo)時(shí)，如果與地面線性目標(biāo)的走向垂直（A），在圖像上就表現(xiàn)明顯，否則（B），就弱。35形成角反射器的原理36城市地區(qū)的雷達(dá)圖像上角反射器現(xiàn)象嚴(yán)重37雷達(dá)后向體（volumescattering）散射38雷達(dá)圖像特性39光斑40光斑41均勻草地成像后，沒有光斑時(shí)（A），有光斑時(shí)（B）。42先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用43立體雷達(dá)測量成圖技術(shù)--相反的觀測方向得到的立體像對，非常有用。44相位差與相干雷達(dá)45干涉雷達(dá)系統(tǒng)原理就是在平臺(tái)上安裝兩個(gè)天線，但要求錯(cuò)開一點(diǎn)距離，對地面目標(biāo)探測后，通過計(jì)算A便可求出地面高程。46通過干涉雷達(dá)獲得的地面高程圖像47聚束SAR圖像48干涉SAR重復(fù)軌道相位圖49通過干涉雷達(dá)獲得的地面三維高程圖像50航空雷達(dá)遙感系統(tǒng)基本原理51航天雷達(dá)遙感系統(tǒng)基本原理52L波段合成孔徑雷達(dá)機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)53L-波段機(jī)載SAR用于洪水監(jiān)測L-SAR表明損害的堤壩和淹沒地區(qū)54都江堰地區(qū)機(jī)載L-SAR圖像55金門L-SAR圖像56加拿大Convair-580C/XSAR系統(tǒng)