微波与微波影像

微波及微波影像

所谓微波是一种具有极高频率（通常为300MHz~300GHz）,波长很短，通常为1m~1mm的电磁波。在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是利用微波在视线距离内的直线传播，又称视距传播。这种传播方式，虽然与短波相比，具有传播较稳定，受外界干扰小等优点，但在电波的传播过程中，却难免受到地形，地物及气候状况的影响而引起反射，折射，散射和吸收现象，产生传播衰落和传播失真。

微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束，送至远方，一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰，我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作，也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用设备有模拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用设备以30路电话按时分复用原理组成一次群，进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路，并经过数字调制器调制于发射机上，在接收端经数字解调器还原成多路电话。

微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。

近年来我国开发成功点对多点微波通信系统，其中心站采用全向天线向四周发射，在周围50公里以内，可以有多个点放置用户站，从用户站再分出多路电话分别接至各用户使用。其总体容量有100线、500线和1000线等不同容量的设备，每个用户站可以分配十几或数十个电话用户，在必要时还可通过中继站延伸至数百公里外的用户使用。这种点对多点微波通信系统对于城市郊区、县城至农村村镇或沿海岛屿的用户、对分散的居民点也十分合用，较为经济。

除了通信方面，微波在其他地方也大显身手。首推雷达，现代雷达大多数是微波雷达，利用微波工作的雷达可以使用尺寸较小的天线，来获得很窄的波束宽度以获得关于被测目标性质的更多的信息。还有无线电辐射计，微波炉等等。

利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。

我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高，波长又很短，其在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。

一般说来，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。

微波影像是遥感影像之一，是指侧视成像雷达获得的影像，它不同于早期以雷达为中心，沿方位向扫描获得的极坐标表达的雷达影像。微波影像具有成像速度快，覆盖区域面积大，地面目标清晰可辨的特点，特别是微波雷达可采用或组合使用多种工作频率、多种极化和多角度方式获取地球表面信息，在许多领域的应用潜力很大。

微波遥感采用的波长范围为1mm-100cm，它可以穿透云雾和大气降水，测定云下目标地物发射的辐射，对地表有一定穿透能力，具有全天候、全天时的工作能力。微波遥感观测目标地物电磁波的辐射和散射。被动微波遥感观测目标地物的辐射，常用的被动遥感器有微波辐射计。主动微波遥感由遥感器向地面发射微波，探测目标地物后向散射特征，常用的主动遥感器有微波散射计、微波高度计和成像雷达。成像雷达提供了微波遥感影像。

微波具有以下特点：

1、侧视雷达采用非中心投影方式(斜距型)成像，它与摄像机中心投影方式完全不同。

2、比例尺在在横向上产生畸变。在雷达波束照射区内，地面各点对应的入射角不等，距离雷达航迹越远，入射角越大，使得影像比例尺产生畸变，其规律是距离雷达航迹愈远比例尺愈小。

3、地形起伏移位

在地学研究领域，经常采用Ka 及X波段成像雷达进行资源与环境调查。

与光学遥感相比，微波具有以下的特点：全天候、全天时、不受云雾雪的影响，雨的影响有限。对地表有一定的穿透能力，与土壤含水量有关。对植被有一定的穿透能力，依赖于波长和入射角。独特的辐射和几何特性。提供特殊信息，如海面形状、海面风速等。提供相位信息，如高程信息、地形形变信息等。

成像雷达提供了微波遥感影像（也有人称雷达影像），这里简称微波影像。成像雷达分为真实孔径雷达与合成孔径雷达。近年来，合成孔径雷达技术发展很快，除了航空遥感平台搭载合成孔径雷达，航天遥感航空遥感平台搭载合成孔径雷达，获取地球表层微波影像。

雷达影像是指由主动式成像雷达系统获取的连续条带扫描影像。如侧视雷达影像。是通过雷达天线发射微波波束对地面进行扫描，再接收反射回来的回波信号，经信息处理在胶片上记录成像的。真实孔径雷达影像，受雷达天线尺寸限制，其方位分辨率较低。合成孔径雷达影像，采用合成孔径和相干信号处理技术，影像方位分辨率大大提高。

雷达影像具有类似于低太阳照射角摄影像片所产生的阴影效应，对微地形起伏有良好的影像特征，但对大的负向地形区，则发生雷达盲区，使盲区内地物影像缺失。其几何关系与常规航空像片或被动式扫描影像不同。如侧视雷达影像属斜距投影类型，即位于天线发射出的同一个波前球面上所有地物点，均成像于同一点。因地物高差引起的像点位移（畸变），亦与中心投影航空像片在方向上正好相反，且地物离天线越远，其受地形起伏影响越小。故利用雷达影像进行立体观察时，应调换左右像片位置，以免看成反立体。

侧视雷达影像色调，取决于地物对微波的后向散射强度，并受地物表面粗糙度、土壤导电特性、微波波长、极化类型以及回波入射角等因素综合影响。故不能照搬常规航空像片判读标志概念来理解雷达影像的信息特征。

雷达影像可以应用于以下领域：海洋环境调查，地质制图和非金属矿产资源调查，洪水动态监测和评估，地貌研究和地图测绘

微波影像的判读的方法：微波影像的判读方法

1.采用由已知到未知的方法，利用有关资料熟悉解译区域，有条件时可以拿微波影像到实地去调查，从宏观特征入手，对需要判读的内容，可以把微波影像与专题图结合起来判读，反复对比目标地物的影像特征，建立地物解译标志，在此基础上完成微波影像的解译。

2.对微波影像进行投影纠正，与TM或SPOT等影像进行信息覆合，构成假彩色图像，利用TM或SPOT等影像增加辅助解译信息，进行微波影像解译，例如中国地面卫星站利用SAR与气象卫星图像覆合对洪水进行检测。