第7章-微波遙感與成像

1介紹雷達基礎知識幾何特性與空間分辨率雷達圖像畸變目標微波特性雷達圖像特性雷達遙感應用雷達遙感系統(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：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、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方式被動方式1、雷達（側視雷達）：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)。5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。通過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。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視雷達側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面,發(fā)射一個窄的波束,覆蓋地面上這一側面的一個條帶,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。7合成孔徑雷達

合成孔徑雷達與側視雷達類似,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。

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微波遙感與成像側視雷達（SLR）工作原理

雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內發(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。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，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微波遙感與成像側視雷達工作原理12微波遙感與成像側視雷達工作原理——有關術語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微波遙感與成像側視雷達工作原理——距離分辨力Pg在側視方向的分辨率—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-

）越小），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視雷達工作原理——方位分辨力Paβ15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，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，形成相干影像。經(jīng)過復雜的處理，得到地面的實際影像。163.4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17微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理18微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理193.4微波遙感與成像合成孔徑雷達工作原理20雷達遙感圖像畸變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)的側視雷達圖像上存在嚴重的forshortening現(xiàn)象。25出現(xiàn)Layover現(xiàn)象的原理26Layover現(xiàn)象非常嚴重。27雷達陰影產(chǎn)生的原理28雷達陰影在圖像上的表現(xiàn)29目標特性與圖像表征30在雷達圖像影響最大的因素包括：1：Surfaceroughnessofthetarget2：Radarviewingandsurfacegeometryrelationship3：Moisturecontentandelectricalpropertiesofthetarget31探測目標表面粗糙程度是影響雷達后向散射的重要因素，粗糙程度與雷達波長有關，波長長時，粗糙度對后向散射的影響小。32在平滑表面A處，雷達波全部被反射，沒有產(chǎn)生后向散射，在雷達圖像上呈現(xiàn)黑色。在比較粗糙的B處，有部分后向散射被雷達天線接收，在圖像上呈現(xiàn)明亮。33Localincidenceangle34雷達側視地面目標時，如果與地面線性目標的走向垂直（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)的雷達圖像上角反射器現(xiàn)象嚴重37雷達后向體（volumescattering）散射38雷達圖像特性39光斑40光斑41均勻草地成像后，沒有光斑時（A），有光斑時（B）。42先進雷達技術應用43立體雷達測量成圖技術--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45干涉雷達系統(tǒng)原理就是在平臺上安裝兩個天線，但要求錯開一點距離，對地面目標探測后，通過計算A便可求出地面高程。46通過干涉雷達獲得的地面高程圖像47聚束SAR圖像48干涉SAR重復軌道相位圖49通過干涉雷達獲得的地面三維高程圖像50航空雷達遙感系統(tǒng)基本原理51航天雷達遙感系統(tǒng)基本原理52L波段合成孔徑雷達機載合成孔徑雷達系統(tǒng)53L-波段機載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)機載L-SAR圖像55金門L-SAR圖像56加拿大Convair-580C/XSAR系統(tǒng)