第一讲 微波遥感绪论
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《微波遥感》课件
微波遥感与其他遥感的融合技术
微波遥感与其他遥感的融合技术是指将微波遥感与其他类 型的遥感技术（如光学遥感、红外遥感等）进行有机结合 ，充分发挥各自的优势，实现更高效的遥感探测。
总结词：通过将微波遥感与其他遥感技术进行融合，可以 充分发挥各自的优势，提高遥感数据的获取和处理效率， 为各领域的实际应用提供更全面的技术支持。
军事侦察
利用微波遥感的高分辨率特性 ，获取地面目标的位置、类型 等信息，为军事决策提供重要
情报。
微波遥感的发展历程
20世纪50年代
微波遥感的初步探索阶段，主要利用雷达技术进行简单的地表探测。
20世纪70年代
随着卫星技术的发展，微波遥感开始应用于全球环境监测和资源调查 。
20世纪90年代
随着高分辨率雷达卫星的出现，微波遥感在军事侦察和城市规划等领 域得到广泛应用。
传感器类型
02
03
数据处理与传输
卫星微波遥感系统搭载的传感器 类型多样，包括辐射计、散射计 、高度计等。
卫星接收到的微波数据需要经过 预处理、校正、反演等环节，最 终传输至地面接收站。
机载微波遥感系统
飞行平台
01
机载微波遥感系统搭载的飞行平台包括固定翼飞机、直升机等
，具有灵活的飞行能力。
传感器布局
微波的吸收和反射
不同物质对微波的吸收和反射特性不同，这为遥感提 供了丰富的信息。
微波遥感的工作原理
发射信号
微波发射器向目标发射信号 。
接收信号
接收器接收到目标反射或散 射的信号。
处理信号
通过处理接收到的信号，提 取有关目标的信息，如距离 、速度、方向等。
微波遥感的主要技术
雷达遥感
01
第一章微波遥感基础
第20页
SEASAT Image of Death Valley, 1978
第21页
1998年1月10日张北—尚义地震形变 第22页
第一节 引言
微波遥感分类： 被动微波遥感和主动微波遥感。
被动微波遥感 信号来源：系统自身不发射微波波束，只
是接收目标物发射或散射的微波辐射。 典型传感器：微波辐射计（该传感器为成
第11页
第一节 引言
微波遥感的优越性 微波对地物有一定穿透能力
1.微波穿透植物层的深度，取决于植物的含水量，密 度，波长和入射角。如果波长足够长而入射角又接近 天底角，则微波可穿透植被区而到达地面。因此，微 波频率的高端（波长较短）只能获得植被层顶部的信 息，而微波频率的低端（波长较长），则可以获得植 被层底层甚至地表以下的信息。
产生干涉现象的电磁波称为相干波。第28页ຫໍສະໝຸດ 一、电磁波的基本特征与微波
2、相干性和非相干性 相干波，产生干涉现象的电磁波被称为相
干波。一般地，凡是单色波都是相干波。 波的相干性导致微波雷达图像的像片上会
出现颗粒状或斑点状的特征。
第29页
一、电磁波的基本特征与微波
3、衍射 衍射的定义： 如果电磁波投射在一个它不能透过的有限大 小的障碍物上，将会有一部分波从障碍物的边 界外通过。这部分波在超越障碍物时，会改变 方向绕过其边缘达到障碍物后面，这种使一些 辐射量发生改变的现象称为电磁波衍射。
围内观察到的“颜色”则取决于研究对象面或体 的几何特性以及体界电特性，这样，将微波、可 见光和红外辐射配合运用，就能够研究表面上几 何的和体介电的特性以及分子谐振的特性。
第16页
另外，微波还可以提供某些附加的特性，这 使其在某些应用方面具有独到之处。例如，根 据不同类型冰的介电常数不同可以探测海冰的 结构和分类；根据含盐度对水的介电常数的影 响可以探测海水的含盐度等等。
SEASAT Image of Death Valley, 1978
第21页
1998年1月10日张北—尚义地震形变 第22页
第一节 引言
微波遥感分类： 被动微波遥感和主动微波遥感。
被动微波遥感 信号来源：系统自身不发射微波波束，只
是接收目标物发射或散射的微波辐射。 典型传感器：微波辐射计（该传感器为成
第11页
第一节 引言
微波遥感的优越性 微波对地物有一定穿透能力
1.微波穿透植物层的深度，取决于植物的含水量，密 度，波长和入射角。如果波长足够长而入射角又接近 天底角，则微波可穿透植被区而到达地面。因此，微 波频率的高端（波长较短）只能获得植被层顶部的信 息，而微波频率的低端（波长较长），则可以获得植 被层底层甚至地表以下的信息。
产生干涉现象的电磁波称为相干波。第28页ຫໍສະໝຸດ 一、电磁波的基本特征与微波
2、相干性和非相干性 相干波，产生干涉现象的电磁波被称为相
干波。一般地，凡是单色波都是相干波。 波的相干性导致微波雷达图像的像片上会
出现颗粒状或斑点状的特征。
第29页
一、电磁波的基本特征与微波
3、衍射 衍射的定义： 如果电磁波投射在一个它不能透过的有限大 小的障碍物上，将会有一部分波从障碍物的边 界外通过。这部分波在超越障碍物时，会改变 方向绕过其边缘达到障碍物后面，这种使一些 辐射量发生改变的现象称为电磁波衍射。
围内观察到的“颜色”则取决于研究对象面或体 的几何特性以及体界电特性，这样，将微波、可 见光和红外辐射配合运用，就能够研究表面上几 何的和体介电的特性以及分子谐振的特性。
第16页
另外，微波还可以提供某些附加的特性，这 使其在某些应用方面具有独到之处。例如，根 据不同类型冰的介电常数不同可以探测海冰的 结构和分类；根据含盐度对水的介电常数的影 响可以探测海水的含盐度等等。
2.4 微波遥感基础原理
4，如果对山地成像，即便地距显示也不能保证 图像无几何形变
2012-11-21 31
侧视SAR阴影 侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。起伏地形 的后坡雷达波束不能到达，没有回波信号，在图像 相应位置出现暗区 有三种情况：
1，地形后坡坡度小于雷达俯角：不会产生阴影 2，地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如何 3，地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影
2 微波遥感基础原理
2012-11-21
章节内容
§ 2.1 微波遥感物理基础
§ 2.2 真实孔径雷达基本原理 § 2.3 SAR系统基本原理
§ 2.4 SAR影像的主要特性
2012-11-21
2
SAR的分辨率 ？
距离向分辨率
Rr
方位向分辨率
c
2 cos
D Rs 2
2012-11-21
Fp (1 sin ) 100%
2012-11-21 37
侧视SAR叠掩
侧视雷达为距离成像，最早返回的信号记录在近距端， 后返回的记录在远距端 在起伏地形成像，当坡度与雷达俯角之和大于90度时 （即当地入射角为负时），山顶部分的回波比来自山 脚部分的回波更早被雷达接收记录，从而使山顶影像 “叠置”在山脚影像之前
10
穿透性
rough low reflectivity 穿 透 性 （3） penetration
2012-11-21
smooth high reflectivity no penetration
11
穿透性
Balbina Reservoir from JERS-1 SAR imagery (Oct. 1993)
23
多视处理
2012-11-21 31
侧视SAR阴影 侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。起伏地形 的后坡雷达波束不能到达，没有回波信号，在图像 相应位置出现暗区 有三种情况：
1，地形后坡坡度小于雷达俯角：不会产生阴影 2，地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如何 3，地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影
2 微波遥感基础原理
2012-11-21
章节内容
§ 2.1 微波遥感物理基础
§ 2.2 真实孔径雷达基本原理 § 2.3 SAR系统基本原理
§ 2.4 SAR影像的主要特性
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2
SAR的分辨率 ？
距离向分辨率
Rr
方位向分辨率
c
2 cos
D Rs 2
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Fp (1 sin ) 100%
2012-11-21 37
侧视SAR叠掩
侧视雷达为距离成像，最早返回的信号记录在近距端， 后返回的记录在远距端 在起伏地形成像，当坡度与雷达俯角之和大于90度时 （即当地入射角为负时），山顶部分的回波比来自山 脚部分的回波更早被雷达接收记录，从而使山顶影像 “叠置”在山脚影像之前
10
穿透性
rough low reflectivity 穿 透 性 （3） penetration
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smooth high reflectivity no penetration
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穿透性
Balbina Reservoir from JERS-1 SAR imagery (Oct. 1993)
23
多视处理
华北理工微波遥感课件第1章 微波遥感基础
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 微波遥感是利用工作在微波范围内的微波遥感器
对远距离目标物进行非接触性的探测、成像，并对所 获得的数据或图像进行测量、分析ห้องสมุดไป่ตู้判读的技术。
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 以合成孔径雷达(SAR)为代表的微波遥感器取得的雷
达图像，具有与摄影像片相媲美的空间分辨率和独特的物 理特性，有很大的应用潜力，是20世纪90年代以来研究和 应用的热点。
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性
（1）微波能穿透云雾、 雨雪，具有全天候、全 天时工作能力
冰云对微波 几乎无影响
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性
波长大于3cm， 大雨倾盆地区对微 波传输影响很小
一、微波遥感的特点
雨的衰减系数 与频率的关系
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性
二、微波遥感发展历程
（6）1953年7月，依利诺斯大学用机载X波段雷达对地面 和海面的反射信号进行了研究，第一次证明了合成孔径 雷达原理，并获取了第一张合成孔径雷达图像。 （7）1956～1957年，美国密执安大学研制成功第一部采 用光学处理的合成孔径雷达，并于1957年8月进行了飞行 试验，得到的数据胶片，经地面光学透镜组处理，获得 了高分辨率的聚焦型合成孔径雷达图像。
平时成绩=考勤（15%）+课堂作业 （15%）
总成绩=平时成绩+期末成绩（70%）
第一章 微波遥感基础
一、微波遥感的特点 二、微波遥感发展历程 三、微波与物质相互作用 四、无线电谱与微波谱
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 微波是电磁波的一种形 式，把微波与可见光、红 外线、紫外线、X射线、 γ射线以及无线电波按波 长大小顺序排列，构成电 磁波谱。
电磁场与微波技术教学资料微波遥感
电磁场与微波技术教 学资料微波遥感
目录
• 微波遥感简介 • 电磁场与微波基础 • 微波遥感原理 • 微波遥感技术及应用 • 案例分析
01
微波波遥感是指利用微波辐射探测地表 、大气和海洋信息的技术。
特点
具有全天候、全天时的工作能力，能 够穿透云层和一定厚度的植被，获取 地表信息。
水体信息提取
总结词
微波遥感技术在水体信息提取方面具有优势，可提取水体面积、水质和流速等 信息。
详细描述
微波遥感通过分析水体的介电常数和含水量差异，能够提取水体信息。通过卫 星遥感和无人机遥感的结合，可以监测水体面积、水质和流速等参数，为水资 源管理、水环境保护和水灾预警提供重要数据支持。
THANKS
于地质灾害监测、城市规划等领域。
微波散射计遥感
总结词
微波散射计遥感是通过测量电磁波与地面目标相互作用后的散射系数，获取地面目标的物理特性和表 面粗糙度等信息。
详细描述
微波散射计遥感利用微波雷达或激光雷达等设备，向地面目标发射电磁波并接收反射回来的信号，通 过测量散射系数和表面粗糙度等信息，推断出地面目标的物理特性和表面状态等信息。该技术具有高 精度、高分辨率的优势，广泛应用于气象监测、环境监测等领域。
微波器件与系统
微波管
01
利用微波激发气体、等离子体或磁性材料等，产生高功率微波
辐射的器件。
微波集成电路
02
将多个微波元件集成在一块芯片上，实现微波信号的产生、放
大、混频和滤波等功能。
微波系统
03
由多个微波器件组成的复杂系统，如雷达、通信系统等，用于
实现特定的功能和应用。
03
微波遥感原理
微波辐射传
灾害监测与评估
目录
• 微波遥感简介 • 电磁场与微波基础 • 微波遥感原理 • 微波遥感技术及应用 • 案例分析
01
微波波遥感是指利用微波辐射探测地表 、大气和海洋信息的技术。
特点
具有全天候、全天时的工作能力，能 够穿透云层和一定厚度的植被，获取 地表信息。
水体信息提取
总结词
微波遥感技术在水体信息提取方面具有优势，可提取水体面积、水质和流速等 信息。
详细描述
微波遥感通过分析水体的介电常数和含水量差异，能够提取水体信息。通过卫 星遥感和无人机遥感的结合，可以监测水体面积、水质和流速等参数，为水资 源管理、水环境保护和水灾预警提供重要数据支持。
THANKS
于地质灾害监测、城市规划等领域。
微波散射计遥感
总结词
微波散射计遥感是通过测量电磁波与地面目标相互作用后的散射系数，获取地面目标的物理特性和表 面粗糙度等信息。
详细描述
微波散射计遥感利用微波雷达或激光雷达等设备，向地面目标发射电磁波并接收反射回来的信号，通 过测量散射系数和表面粗糙度等信息，推断出地面目标的物理特性和表面状态等信息。该技术具有高 精度、高分辨率的优势，广泛应用于气象监测、环境监测等领域。
微波器件与系统
微波管
01
利用微波激发气体、等离子体或磁性材料等，产生高功率微波
辐射的器件。
微波集成电路
02
将多个微波元件集成在一块芯片上，实现微波信号的产生、放
大、混频和滤波等功能。
微波系统
03
由多个微波器件组成的复杂系统，如雷达、通信系统等，用于
实现特定的功能和应用。
03
微波遥感原理
微波辐射传
灾害监测与评估
《微波遥感》PPT课件
应用范围
微波被动遥感对于水特别敏感，因此在区域 和全球性水圈遥感中起着十分重要的关键作用。
比如，探测大气温度、水汽廓线，大气降雨、 大气可降水量、云中液态水含量；反演海面风 场(风速、风向)、台风、海冰的监侧；获取陆 地面温度、土壤湿度、积雪深度与水当量、干 旱、洪涝、沙漠，陆地水文与地理环境、植被 生物量、农作物生长评估及其在空间尺度上的 分布与时间尺度上变化等。
1.1.1 微波遥感的学科地位、优越性
微波在电磁波谱中的位置-长波端
1）波长范围
微波遥感载波波长1-1000mm
微波的频谱与能量谱(1焦耳=107 耳格)(MKS制-CGS制)
2）波段划分
微波波段
毫米波 厘米波 分米波
Ka K,Ku,X,C,S
S,L,P
3）微波波段名称与相对频率、波长
X
C
S
2）全天时工作Day/night capabilities
雷达是有源传感器（自己提供照射）并不依赖于日光。
在汶川地震遥感监测中，高分辨率SAR发挥了重要作用。 在5月13日至5月15日，灾区一直是阴雨天，光学遥感（卫星和航
空）都无法得到图像，通讯也基本中断，5月13日日本方面ALOS PALSAR首先获得ScanSAR模式的图像，但是分辨率为100米，无法 应用；意大利的COSMO SkyMed首先得到都江堰3米和1米分辨率的 SAR图像；5月14日我国的遥感1号得到分辨率为5米的灾区SAR图 像。 5月底直升飞机失事，在找寻飞机残骸的过程中，P波段和L波段的 雷达也发挥了重要的作用。
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参考书目：
微波遥感基础
微波偏振与极化 Polarization
电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝的振动分量， 称为电磁破的偏振。
非偏振光，偏振光，部分偏振
E
Z
H
E线极化
E椭圆极化
E圆极化
H
Z
H
Z
H
Z
极化即电场振动方向的变化趋势，线极化是电场矢量方向不随时间变化的情况，分 为水平极化和垂直极化。
Polarization of Microwave
不同温度的物体，辐射峰值的波长
Mb(T ) T 4
黑体总辐射与温度的四次方成正比
黑体辐射瑞利-金斯定律
不适合高频段（紫外灾难）
Mb(,T )
2c 4
kT
ehc kT 1 hc kT
长波段时，黑体辐射与温度成正比
19世纪末的这两片乌云，恰恰予示了催生新的科学理论的风雨即将来临！
最小分辨角:
0 1.22
d
(设计遥感器空间分辨率
具有重要意义。)
d 物镜的有效孔径
电磁波的衍射
夫 琅 禾 费 衍 射 图 案
电磁波的衍射－夫琅禾费圆孔衍射
艾里斑半角宽 :
电磁波的衍射－瑞利准则
最小分辨角:
0 1.22
d d 物镜的有效孔径
“恰能分辨”的两个点光源的两衍射图样中心之间的距离，应等于艾里斑的半径。
大气影响（主要是吸收），实际的辐射曲线未不平滑 的折线。
地物的自发辐射
微波辐射指任何物体在向外辐射红外线的同时， 也辐射微波。
微波辐射特点如下：
1）微波与红外线相对，是物体低温条件下的重要 辐射特性，温度越低，微波辐射越强
2）微波辐射的强度比红外辐射的强度弱的多，需 要经过处理才能够使用接收器接收
2.1 微波遥感基础原理
2 微波遥感基础原理本章要点本章从电磁波传播的基本概念到SAR 的基本原理对于雷达遥感的基本知识作了概要的介绍，包括相干成像和合成孔径的概念、重要的参数、SAR影像的基本特征等。
主要内容§2．1 微波遥感物理基础§2．2 真实孔径雷达基本原理§2．3 SAR系统基本原理§2．4 SAR影像的主要特性2.1 微波遥感物理基础作业：目标的散射特性与哪些因素有关？在真空或介质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。
E为电场矢量方向，M为磁场矢量方向，C为传播方向。
• 电磁波是时间和空间的函数• 电场矢量和磁场矢量相互垂直，而且又都垂直于传播方向• 电磁波具有波动性和粒子性• 波长、相干性、叠加性和极化等都是电磁波的重要特性＋幅度和相位• 如果某电磁波的电场矢量和磁场矢量均在垂直于传播方向的平面上，并且幅度为常数，则称为平面波在均匀介质中电磁波随时间作正弦变化，波长或频率是描述电磁波重要的参量。
微波偏振与极化Polarization电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝的振动分量，称为电磁破的偏振非偏振光，偏振光，部分偏振EHZE 线极化H ZE 椭圆极化H ZE 圆极化H Z极化即电场振动方向的变化趋势，线极化是电场矢量方向Polarization of Microwave水平极化是指电场矢量与入射面垂直 垂直极化是指电场矢量与入射面平行EHZ 垂直极化同极化HH，VV交叉极化HV，VH目标入射平面衍射衍射：波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的传播方向弯曲现象。
远场衍射，也称夫琅和费衍射，若光源或观察屏离开衍射孔或缝为无限远，这种衍射现象称远场衍射。
衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象；孔隙越小，波长越大，这种现象就越显著。
衍射对微波遥感的两个意义：天线；感兴趣的地表目标的大小与微波传感器的波长是相当的（毫米-米），土壤粗糙度、树枝、麦秆、水波和海浪等。
3.7微波遥感—南京师范大学遥感导论
二、侧视雷达成像系统
雷达（RADAR）一词是取自 Radio Detection and Ranging （无线电探测和 测距）的缩写词，它不仅能探测，而且 能测距。 机载侧视雷达 星载侧视雷达
雷达自二十年代开始，在军事目标的探 测和侦察中初露头角。第二次世界大战 使空中侦查手段进入雷达时代，1953年 侧视雷达的出现，在短时间内成为大面 积快速探测地表地物的一种极为有效的 工具。1954年合成孔径雷达开始研究， 1957年，美国研制成功用于近视目的的 机载侧视雷达系统。六十年代中期，合 成孔径侧视雷达已不成为秘密，它不仅 用于军事侦察，而且也渗入到国民经济 的各部门。
不考虑波长的话，雷达信号的发射和(或)接收可以是不同模式的极化。 在极化测定的雷达系统中，信号能够以这样一种方式滤波，即它的电波 振动严格限制在一 个与波传播垂直的单一平面上(非极化能量在所有垂直 于传播的方向上振动)。一个雷达信号既可以在一个水平平面上(H)发射， 也可以在一个垂直平面上(v)发射。同样，它既可以在水平面上接收，也 可以在垂直平面上接收。 因此，我们可能处理四种信号传播和接收的组合：H发射，H接收（HH)； H发射，V接收(HV)；V发射，H接收(VH)；V发射，V接收(VV)。HH组 合或VV组合会产生同极化图像。而HV、VH组合会产生交叉极化图像。 因为不同的目标物体将其反射能量的极化改变到不同程度，所以信号极 化的方式会影响图像上物体的外观。
L、C H、V 15~9km
15~40k m
分辨率m
25 × 12.5
10 × (10~20)
30 × 30
25 × 28
侧视成像雷达是一种主动微波遥感系统。 它是测量目标物对雷达波束后向散射回 波强度的成象设备。
微波遥感讲课演示文稿-12-1
主要方向显著
归一化辐射方向图
能量大小相对估计
方向系数
能量分布比例
辐射立体角
单位立体角 dΩ =sin θ d θ d φ
辐射源与距它r 处的球面微分dA所开成的立体角
方向图立体角
可以理解为按每一个单位立体角的能量相对大 小加权和
近似表示为
为xz平面内半功率宽度
天线有效面积
由波辨角
雷达方程
黑体与电磁辐射定律
普朗克公式 随波长不同的辐射变化
斯蒂芬 —— 玻耳兹曼定律 某一温度状态下的辐射总和 ( 普朗克公式的积分 )
2 π5 k 4 W = ————— T 4 = σ T 4 15 c2 h3
维恩定律 辐射温度越高 辐射量最大值所对应波长越短 ( 普朗克公式的微分 )
瑞利 —— 金斯公式 ( 普朗克公式在波长很长时的表现形式 )
散射 地表粗糙 主要散射分量 保持相干特性 关键是后向散射 一部分为同极化, 与入射波极化方式相同 一部分为正交极化
透射 主要在长波 复介电常数小
复介电常数大
较干燥
则无透射
地物结构疏松
如水面、铜
如沙
折射 波的分解 T E （水平）TM（垂直） 反射系数表达式说明信号的不同
微分散射系数（和表面极化发射率）
无耗各向同性天线辐射的总功率为 Poi = 4πr2Sri 实际天线辐射的总功率 由 Sr(θ,φ) 在半径为 r 的球面内积分得
Po = ∫∫Sr(θ,φ) r2 dΩ = r2∫∫Sr(θ,φ)dΩ 4π 4π ( Po = ∫∫Sr(θ,φ) dA , dA = r2 dΩ)
由于 Pt = Poi = Po/ηl ，故有 (由 Po = ∫∫Sr(θ,φ) r2dΩ )
微波遥感PPT
▲大气 微波遥感中，在较低频率的情况下，大气衰减会很少，因此 由于大气吸收而造成的辐射损失这个权重因数对于微波辐射影响 很小 ▲海面
影响盐度微波遥感的海面因素主要有海面粗糙度、泡沫和海温。 海面粗糙度不仅受风的影响，而且受海表温度等因素的影响。风通过 两类效应使微波亮温升高：一是海面粗糙度的增加；二是白帽和泡沫 的覆盖面积增加。因此风速被选做表征海面粗糙度的参量 海表粗糙度处理模型主要分为3大类：①基于大量卫星遥感和浮标 同步测量数据拟合得到的经验模型；②基于粗糙海面发射率的电磁波 辐射、散射理论的理论模型；③半经验半理论反演算法。由于海面粗 糙度对盐度反演的影响很大，并且存在相互遮阴多次散射问题，在诸 多粗糙度模型中，双尺度模型、微扰法SPM（Small Peturbation Method）和小斜率近似SSA（Small Slope Approximation）都可 以用来处理相互遮阴多次散射问题，并且在处理多次散射问题时，往 往综合考虑这几种方法
SMOS卫星以及获取的数据
美国SAC－D卫星
二、 原理与方法：
海面盐度微波遥感反演算法主要有两种：基于海表发射率 估算海表盐度的算法和基于贝叶斯定理提出的反演算法
根据瑞利— 金斯定律，黑体的辐射度Ｌ（ｆ）与表面温度的关系为：
其中：波尔兹曼常数kb ＝1.38×10-23（J•K-1）；Ｔ为黑体物理温度，单 位为K，c为光速，f为频率，λ为波长
③ 中国海洋卫星计划 由于微波遥感的在我国兴起时间较晚，目前为止针对海洋微 波遥感探测的卫星只有两颗，即海洋一号（HY—1）和海洋二 号（HY—2）[14]。而且专门针对海水盐度监测的卫星及传感 器依然是空白。但随着我国开始逐步重视海洋战略，这个领域 的科学研究也受到越来越多关注
微波遥感讲课演示文稿-08-4
H 2 + (m y · + r o ) 2 - [(X - Xs) 2 + (Y - Ys) 2 + (Z - Zs) 2 ] = 0 y Vxo (X - Xs) + Vyo (Y - Ys) + Vzo (Z - Zs) = 0
③天线位臵时序表达式稍有不同
④地面控制点观测值方程，待定位点亦然
b.由两个以上控制点所对应天线位臵坐标可求 解六个独立参量 ( 一个控制点可列四个方程 )
地面点初值（控制点、待定位点）由多项式拟 合后计算。
⑦平差计算 将独立参量和待定位点一起解算出来， 即由两个条件方程线性化后，求解改正值参量
由初值加上改正值，即得。
雷达干涉测量原理简介
卫星提供每一点观测数据为复型数据
⑥同一地物在不同情况下的色调不同。
如：铁路延伸方向，同距离向一致，暗线条， 同航向平行，较亮线条。
辐射计图像解译
①物体大多透射率低，按 1 = ε + ρ (+ τ) 分析 ②一般影像为“负片” 亮为热，暗为冷
③水对微波系统为良好反射体，水一般为冷色调
④注意含水量分析 ⑤植被密度是一个重要因素，密度越大，亮度越高
地形起伏、地球曲率等 均以大地基准面的斜距投影来考虑
大气折射和地球自转则只考虑地面点的位臵， 而没考虑大地基准面
③外方位元素的影响
理想状态与实际状态 外方位元素 平稳与不平稳
照射带变化 航向平移 指向旋转
斜距无变化 斜距、入射角变化 相应某点的斜距、入射角变化，
像点位臵、亮度变化
航速变化具有同样效应，也可看作外方位元素
②几何变形分析的参照量
a. 与中心投影（理想状态）的差异（斜距投影差）
微波遥感复习讲诉
第一章微波遥感基础1、微波遥感的概念及分类微波遥感是利用某种传感器接收地面各种地物反射或散射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取所需的信息。
主要分为主动微波遥感和被动微波遥感，被动微波遥感包括微波成像仪和微波探测仪；主动微波遥感包括雷达高度计、雷达散射计和成像雷达。
2、微波遥感的优越性（1）微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候、全天时的工作能力，优于可见光和红外波段的探测能力（2）微波对地物有一定的穿透能力，对地物的穿透深度因波长和物质的不同而有很大差异，波长越长，穿透能力越强。
（3）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息，比如微波高度计和合成孔径雷达具有测量距离的能力，可以用于测定大地水准面，还可以利用微波探测海面风场。
（4）雷达可以进行干涉测量3、微波遥感的不足（1）微波传感器的空间分辨率要比可见光和红外传感器低（2）其特殊的成像方式使得数据处理和藉以相对困难些（3）与可见光和红外传感器数据不能在空间位置上一致4、合成孔径雷达（SAR）特性及优势（1）全天候，不受云雾雪的影响，雨的影响有限（2）全天时，主动遥感系统（3）对地表有一定的穿透能力，与土壤含水量有关，依赖于波长（4）对植被有一定的穿透能力，依赖于波长和入射角（5）高分辨率，分辨率与距离无关（6）独特的辐射和集合特性（7）干涉测量能力（8）多极化观测能力5、极化，指得是电磁波的电场振动方向的变化趋势。
极化方式有线极化、椭圆极化、圆极化。
第二章微波遥感系统1、常见的微波遥感传感器在海洋、陆地、大气微波遥感应用中，常用的有效的传感器有五种：散射计、高度计、无线电地下探测器（以上为非成像系统）；微波辐射计、侧视雷达（以上为成像系统）。
2、散射计微波散射计是一种有源微波遥感器，专门用来测量各种地物的散射特性。
它是通过测量地物对微波的散射强度，达到测定地物的后向散射系数的相对值。
散射计按照观测方式可以分为以下四类：侧视观测散射计;前视（后视）观测散射计；斜视观测散射计；笔式光束环形扫描散射计。
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二、微波遥感发展现状
（1）1981年11月“哥伦比亚号”航天飞机 第二次飞行时，为微波遥感的进一步发展奠 定了基础。 ✰ 主要应用于地质探测。 ✰ 验证了 L 波段对干旱沙地具有几米 的穿透能力。 ✰ 在二天内获取超过1千万平方公里的 地表SAR图像。
苏丹西北部撒哈拉沙漠SIRA 1981年12月影像，彩色部 分为Landsat影像。由于干 燥沙漠介电常数较小，SAR 能穿透地表，发现沙漠地表 下面有古河床。
二、微波遥感发展现状
（4）1982年2月，NSADA 发射了地球资源卫星 JERS-1，搭载合成孔径 雷达。
☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 轨道倾角：98.5° 轨道高度：568km 侧视角：35° 幅宽：75km 波长：23cm 工作波段：L 极化方式：HH 分辨率：18m
冰川上的火山口
二、微波遥感发展现状
二、微波遥感发展现状
（4）1978.6.28，美国发射SEASRT-A 运行 105 天 用于地球海洋遥感探测 以 110 Mbits/S，获取了42小时数据 搭载微波高度计、微波散射计和合成 孔径雷达 微波高度计测量海洋水准面精度达到 7cm，超过了10cm的设计精度。
二、微波遥感发展现状
Seasat卫星 参数 轨道高度 波长 极化 方位向分辨率 距离向分辨率 入射角 观测带宽度 性能 800km 23.5cm HH 25m 25m 23° 100km
太阳能面板 SAR天线
洛杉机地区 SEASAT 图像, 1978
SEASAT Image of Death Valley, 1978
二、微波遥感发展现状
3. 成熟阶段
20世纪90年代，SAR的发展进入了一个崭新的时代。 欧空局（ESA）于1991年7月发射了ERS-1； 日本于1992年2月发射了JERS-1； 前苏联于1991年3月发射了Almaz-1； 1995年11月加拿大发射了RadarSat 1994年和1996年美国航天飞机两次搭载的SIR-C/X-SAR。 以上标志着SAR时代的到来，表明了SAR将可与可见光遥感 和红外遥感并驾齐驱。
（5）RADARSAT 分辨率10-100 m 工作波段：C 极化方式： HH 侧视角：20°50° 工作时间：1995－ －
纽约世贸中心被进攻前RADARSAT-1图像（1999.6.8）
纽约世贸中心被进攻后RADARSAT-1图像（2001.9.13）
华盛顿五角大楼被进攻后RADARSAT-1图像（2001.9.14）
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性 （2）微波对地物具有一定的穿透能力 微波越长，穿透能力越强 干沙：几十米 冰层：100米 潮湿土壤：几厘米到几米
一、微波遥感的特点
（2）微波对地物具有一定 的穿透能力 ★ 微波穿透土壤的深度 与土壤湿度、类型及工作 频率有关。
一、微波遥感的特点
（2）微波对地物具有一定的穿透能力 ★微波穿透植物层的深度，取决于植物的含水量、密度、波 长和入射角。 如果波长足够长而入射角又接近天底角，则微波可穿透植被 区而到达地面。因此，微波频率的高端（波长较短）只能获得 植被层顶部的信息，而微波频率的低端（波长较长），则可以 获得植被层底层甚至地表以下的信息。
一、微波遥感的特点
雨的衰减系数 与频率的关系Байду номын сангаас
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性 （1）微波能穿透云雾、 雨雪，具有全天候、全 天时工作能力 烟雾和尘埃对微波的衰减比较 复杂，目前尚无定量的系统资 料，但从烟雾和尘埃对红外波 段的衰减特性变化可得出，波 长越长，衰减越小。
一、微波遥感的特点
X-Band Radar Platform
Hangers at Kirtland AFB, Albuquerque, New Mexico (1-m resolution)
Albuquerque International Airport (3-m resolution)
M-47 Tanks, Kirtland Air Force Base, Albuquerque, NM (1-ft resolution)
微波遥感
Microwaves Remote Sensing
遥感信息工程系 战场监测技术教研室
冯伍法
第一讲 绪论
一、微波遥感的特点 二、微波遥感发展现状
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 微波是电磁波的一种形 式，把微波与可见光、红 外线、紫外线、X射线、ƴ 射线以及无线电波按波长 大小顺序排列，构成电磁 波谱。
不同能见度下，云和雾在海平面水平路径的衰减率
能见度 可见光 红外 (m) （dB/km) （dB/km
152 305 610 1219 120 60 30 10 24 12 6 3
9.4GHz （dB/km) （X)
0.88 0.32 0.13 0.044
3.7GHz （dB/km) (S)
0.19 0.062 0.022 0.009
二、微波遥感发展现状
（5）RADARSAT 分辨率10-100 m 工作波段：C 极化方式： HH 侧视角：20°50° 工作时间：1995－ －
二、微波遥感发展现状
（6） Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR)
One of ENVISAT instrument (ESA, 2002) C-band (5.33 GHz) Mulli-polarization: VV+HH, VV+VH, or HH+HV 7 incidence angle option High resolution
一、微波遥感的特点
（4）同时记录振幅和相位信息，可获取高程信息 ★ 利用干涉测量技术，可以监测地形变化，如地震、地壳运 动等，精度可以达到厘米级。
一、微波遥感的特点
（5）微波遥感也存在缺陷 ★ 空间分辨率低，地物判读困难。 ★ 图像噪声消除困难。
二、微波遥感发展现状
1. 早期阶段 （1）1922年，美国海军实验室A.H.Taylor等人开始研制 雷达。1923年研制脉冲雷达。此时英国也在研究。 （2）第二次世界大战的军事需要，雷达技术获得飞速发 展。当时主要参战国都已拥有脉冲雷达系统，应用目的 是对飞机和舰艇进行定位。 （3）1940年代，成像雷达在阴极射线管成像，只能显示 或暗或亮两种状态。
理特性，有很大的应用潜力，是20世纪90年代以来研究和
应用的热点。
一、微波遥感的优越性
为什么要研究微波遥感
？
微波遥感究竟能解决哪些其他遥感手段 （光学、红外）所不能解决的问题？
IK0NOS影像(Beijing)
一、微波遥感的特点
光学和红外遥感取得了巨大的成功！
北京（30米）
台北（0.6米）
一、微波遥感的特点
这张由ENVISAT卫星 摄于2002年3月18日 的照片显示出最近 10年拉森B(Larsen B)冰架下沉的情况。 南极冰架最近几年 来一直在大幅下沉， 这可能是自1.2万年 前冰河时代结束以 来南极冰架下沉幅 度最大的一段时间。
合成孔径雷达发展趋势
1978 1981 SIR -A ( Lhh ) 1984 SIR -B ( Lhh ) 1991 1994 SIR -C/XSAR (L,C Quad pol , Xvv ) 1996 2000 SRTM, InSAR C Wide Swath X Narrow, Hi Res
微波信号穿过植被的穿透性
1厘米波长 1米波长
由树顶反射的微波信号
由树顶、树干、 地面反射的信号
由树顶、树干反 射的信号
一、微波遥感的特点
（3）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的信息 ★ 例如，微波高度计和合成孔径雷达具有测量距离的能力， 可用于测定大地水准面。 ★ 利用微波探测海面风力场，可提取海面动态信息。 ★ 根据冰的界电常数不同，可以探测海冰的结构和分类。 ★ 根据含盐度对水的界电常数的影响可以探测海水的含盐度。
Seasat (Lhh )
NASA, USA
1991 ERS -1 Cvv
1994 ERS Cvv
-2
ESA, European
NASDA, Japan
1992 JERS -1 Lhh
1995
CCRS, Canada
RADARSAT Chh
-1
二、微波遥感发展现状
4.发展趋势
★提高分辨率，增大幅宽 军事目标准确侦察要求其分辨率小于1米，最近美国提出 的侦察小卫星，SAR分辨率可达到0.3 米。法国计划今年发 射的军用雷达卫星Horus，分辨率可达3米-5米。 雷达图像的幅宽越来越受到人们的重视，如Radarsat-1最 大幅宽可达500公里，欧洲环境卫星Envisat-1上的先进合成 孔径雷达（ASAR）幅宽为400公里，下一代的X-SAR在低分 辨率时幅宽将大于500公里。
可 见 光 所 遭 遇 的 难 题
地球上经常有40%-60%的地区被云层覆盖着，尤其是占地球面积 五分之三的海洋上，气候条件变化更大，经常被云层遮蔽。
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性 （1）微波能穿透云雾、 雨雪，具有全天候、全 天时工作能力
冰云对微波 几乎无影响
一、微波遥感的特点
2. 微波遥感的优越性 （1）微波能穿透云雾、 雨雪，具有全天候、全 天时工作能力 波长大于3cm， 大于倾盆地区对微 波传输影响很小
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 微波遥感是利用工作在微波范围内的微波遥感器 对远距离目标物进行非接触性的探测、成像，并对所
获得的数据或图像进行测量、分析和判读的技术。
一、微波遥感的特点
1. 基本概念 以合成孔径雷达(SAR)为代表的微波遥感器取得的雷 达图像，具有与摄影像片相媲美的空间分辨率和独特的物