第7章微波遥感与成像
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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
第7章微波遥感与成像
1
微波遥感与成像
微波波段划分
第7章微波遥感与成像
2
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。
第7章微波遥感与成像
15
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，合成孔第7径章微雷波达遥感在与沿成航像 迹方向的分辨率为： 16
ra =l/2
l为天线长度
微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
17
微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
18
3.4 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。
第7章微波遥感与成像
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 。
第7章微波遥感与成像
11
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
A：入射角; B：视角;
E：方位向；D：距离向；
C：扫描宽度
第7章微波遥感与C成：像 斜距; D：地距;φ：俯12角
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
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，但特性第明7章显微波。遥感与成像
3
微波遥感与成像
微波遥感传感器分类
主动方式
1、雷达（侧视雷达）：成像 2、微波高度计：不成像 3、微波散射计：不成像
被动方式
1、微波辐射计：成像 2、微波散射计：不成像
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
即：距离越近，距离向分辨率 越低。
A: 近射程(near range); B: 远射程(far r第an7g章e微) 波遥感与成像
13
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Baidu Nhomakorabea，沿迹分辨率
9
7.2 微波遥感与成像
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。
第7章微波遥感与成像
10
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
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
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；与距第离7章向微波分遥辨感率与成变像化规律相反。
14
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。
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。
第7章微波遥感与成像
8
第7章微波遥感与成像
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。
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。
第7章微波遥感与成像
6
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。
✓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
得知地表高度变化，海浪的第7章高微度波遥等感与参成数像 。
4
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。
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
19
雷达遥感图像畸变
第7章微波遥感与成像
20
斜距向几何畸变
第7章微波遥感与成像
21
近 距 离 端 图 像 压 缩
目的：提高图象在飞行方向的分辨率。
第7章微波遥感与成像
7
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.
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。
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
第7章微波遥感与成像
1
微波遥感与成像
微波波段划分
第7章微波遥感与成像
2
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。
第7章微波遥感与成像
15
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，合成孔第7径章微雷波达遥感在与沿成航像 迹方向的分辨率为： 16
ra =l/2
l为天线长度
微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
17
微波遥感与成像
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
18
3.4 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。
第7章微波遥感与成像
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 。
第7章微波遥感与成像
11
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
A：入射角; B：视角;
E：方位向；D：距离向；
C：扫描宽度
第7章微波遥感与C成：像 斜距; D：地距;φ：俯12角
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
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，但特性第明7章显微波。遥感与成像
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微波遥感与成像
微波遥感传感器分类
主动方式
1、雷达（侧视雷达）：成像 2、微波高度计：不成像 3、微波散射计：不成像
被动方式
1、微波辐射计：成像 2、微波散射计：不成像
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
即：距离越近，距离向分辨率 越低。
A: 近射程(near range); B: 远射程(far r第an7g章e微) 波遥感与成像
13
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Baidu Nhomakorabea，沿迹分辨率
9
7.2 微波遥感与成像
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。
第7章微波遥感与成像
10
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
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
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；与距第离7章向微波分遥辨感率与成变像化规律相反。
14
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。
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。
第7章微波遥感与成像
8
第7章微波遥感与成像
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。
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。
第7章微波遥感与成像
6
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。
✓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
得知地表高度变化，海浪的第7章高微度波遥等感与参成数像 。
4
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。
合成孔径雷达工作原理
第7章微波遥感与成像
19
雷达遥感图像畸变
第7章微波遥感与成像
20
斜距向几何畸变
第7章微波遥感与成像
21
近 距 离 端 图 像 压 缩
目的：提高图象在飞行方向的分辨率。
第7章微波遥感与成像
7
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.
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。