第7章_微波遥感与成像

亮度温度是指辐射出与被测物体相等的辐射能量的黑体的温度。 5
3.4 微波遥感与成像
微波遥感传感器分类
侧视雷达
侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方 向垂直的侧面 , 发射一个窄的波束 , 覆盖地面上这一侧面 的一个条带 , 然后接收在这一条带上地物的反射波 , 从而 形成一个图像带。随着飞行器前进 , 不断地发射这种脉冲 波束 , 又不断地接收回波 , 从而形成一幅一幅的雷达图像 。
即：距离越近，距离向分辨率 越低。
A: 近射程(near range); B: 远射程(far range)
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微波遥感与成像
侧视雷达工作原理——方位分辨力Pa
沿航线方向的分辨率—方位分辨率，沿迹分辨率 Pa= *R 波束宽度， R天线到该像元的倾斜距离 =/l, 波长， l天线长度 Pa = (/l)*R
目的：提高图象在飞行方向的分辨率。
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HH - for horizontal transmit and horizontal receive, VV - for vertical transmit and vertical receive, HV - for horizontal transmit and vertical receive, and VH - for vertical transmit and horizontal receive.
天线越长， Pa越小，方位分辨率越高
β
距离越近，方位分辨率越高；与距离向分辨率变化规律相反。
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微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理 合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）, 也是侧视 雷达。 基本原理：利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术， 产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观 测精度。 在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数据记录和处 理过程联系在一起。 在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到的时间不同， 相位和强度不同，形成相干影像。经过复杂的处理，得到地 面的实际影像。 15
雷达成像的基本条件：雷达发射的波束照在目标不同部位时，要有时 间先后差异，这样从目标反射的回波也同时出现时间差，才有可能区 分目标的不同部位。
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微波遥感与成像
微波遥感传感器分类
合成孔径雷达
合成孔径雷达与侧视雷达类似 , 也是在飞机或卫星平台上由传感 器向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线 分成许多小单元 , 每一单元发射和接收信号的时刻不同。由于天线位 置不同，记录的回波相位和强度都不同。
第七章 微波遥感与成像
介绍 雷达基础知识 几何特性与空间分辨率
雷达图像畸变
目标微波特性
雷达图像特性
雷达遥感应用
雷达遥感系统
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微波遥感与成像
微波波段划分
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微波遥感与成像
微波遥感的特点： 1、能全天候、全天时工作 2、对某些地物具有特殊的波谱特征：
在微波波段，水的比辐射率为0.4，冰的 比辐射率为0.99；而在红外波段，水的 比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92。 3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿 透能力。
4、对海洋遥感具有特殊意义：
适合于海面动态情况（海面风、海浪等） 的观测
5、分辨率较低，但特性明显。 3
微波遥感与成像
微波遥感传感器分类 1、雷达（侧视雷达）：成像 主动方式 2、微波高度计：不成像 3、微波散射计：不成像 1、微波辐射计：成像
被动方式
2、微波散射计：不成像
微波散射计：测量地物的散射或反射特性 微波高度计：测量目标物与遥感平台间的距离，从而准确
3.4 微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
理论计算表明，合成孔径雷达在沿航迹方向的分辨率为： ra =l/2 l为天线长度
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微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
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微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
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3.4 微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
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雷达遥感图像畸变
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斜距向几何畸变
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近 距 离 端 图 像 压 缩
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SAR
干涉SAR重复轨道相位图
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通过干涉雷达获得的地面三维高程图像
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航空雷达遥感系统基本原理
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航天雷达遥感系统基本原理
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机载合成孔 径雷达系统
L波段合成孔径雷达
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L-SAR表明损害的堤坝和淹没地区
L-波段机载SAR用于洪 水监测
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都江堰地区机载L-SAR图像
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金门L-SAR图像
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探测目标表面粗糙程度是影响雷达后向散射 的重要因素，粗糙程度与雷达波长有关，波 长长时，粗糙度对后向散射的影响小。
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在平滑表面A处，雷达波全部被 反射，没有产生后向散射，在 雷达图像上呈现黑色。在比较 粗糙的B处，有部分后向散射被 雷达天线接收，在图像上呈现 明亮。
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Local incidence angle
极化的概念和极化类型
•水平极化：电磁波的电场
矢量与入射面垂直(入射波与 目标表面入射波处的法线所 组成的平面)。 •垂直极化：电磁波的电场 矢量与入射面平行。
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同一地区 同一波段 不同极化 的雷达图 像存在着 明显的区 别。 不同极化 的图像就 象不同波 段一样可 彩色合成。
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7.2 微波遥感与成像
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先进雷达技术应用
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立体雷达测量成图技术 --相反的观测方向得到 的立体像对，非常有用。
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相位差与相干雷达
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干涉雷达系统 原理就是在平 台上安装两个 天线，但要求 错开一点距离， 对地面目标探 测后，通过计 算A便可求出 地面高程。
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通过干涉雷达获得的地面高程图像
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聚 束 图 像
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百度文库
在雷达图像影响最大的因素包括：
1：Surface roughness of the target 2：Radar viewing and surface geometry relationship 3：Moisture content and electrical properties of the target
侧视雷达（SLR）工作原理 雷达发射器通过天线在很短的微秒级时间内发射一束能 量很强的脉冲波，当遇到地面物体时，被反射回来的信号再 被天线接收。 由于系统与地物距离不同，同时发出的脉冲，接收的时 间不同。
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微波遥感与成像
侧视雷达工作原理 遥感平台向前飞行，天线发射和接收雷达脉冲交替进行； 在波束宽度范围内，地面不同的地物由于距离不同而在不 同的时间反射回波。反射回波的信号记录一条图象扫描线。 返回的信号被天线接收并记录下来
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雷达侧视地面目标时，如果 与地面线性目标的走向垂直 （A），在图像上就表现明 显，否则（B），就弱。
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形成角反射器的原理
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城市 地区 的雷 达图 像上 角反 射器 现象 严重
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雷达后向体（volume scattering）散射
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雷达图像特性
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光 斑
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光 斑
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均匀草地成像 后，没有光斑 时（A），有 光斑时（B）。
得知地表高度变化，海浪的高度等参数。
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微波遥感与成像
微波遥感传感器分类
微波辐射计
微波辐射计主要用于探测地面各点的亮度温度并生成 亮度温度图像。由于地面物体都具有发射微波的能力 , 其 发射强度与自身的亮度温度有关。通过 扫描接收这些信 号并换算成对应的亮度温度图 , 对地面物体状况的探测很 有意义。
纠正后的正确图像 22
foreshortening
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在陡峭山脉 地区的侧视 雷达图像上 存在严重的 forshorteni ng现象。
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出现Layover 现象的原理
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Layover现象 非常严重。
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雷达阴影产生的原理
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雷 达 阴 影 在 图 像 上 的 表 现
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目标特性与图像表征
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加拿大Convair-580 C/X SAR 系统
美国NASA的AirSAR系统
加拿大Sea Ice and Terrain Assessment(STAR)系统
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航天雷达系统
卫 星 雷 达 系 统 卫欧 星空 雷局 达 系 统一 系 列 SEASAT 卫日 星本 雷 达 系 统一 系 列 JERS-
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微波遥感与成像
侧视雷达工作原理——有关术语
A：飞行方向；B：天底方向 E：方位向；D：距离向； C：扫描宽度
A：入射角; B：视角;
C：斜距; D：地距;φ：俯角 12
微波遥感与成像
侧视雷达工作原理——距离分辨力Pg
在侧视方向的分辨率—距离分辨率 Pg=c /2sin 脉冲持续期(脉冲宽度)， 视角，c光速 越大（俯角（90-）越小）， Pg越小，分辨率越高
ERS-
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加拿大的RADASAT卫星雷达系统
RADASAT覆盖500公里， 可选择多种模式
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机载三维成像仪
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