SAR基础知识[优质PPT]
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– 微波与表面的相互作用复杂，不同的角度区域 会产生不同的回波。
– 小入射角通常返回较强的信号，随入射角增加， 返回信号逐渐减弱
• 根据雷达距离地表高度的情况，入射角会随 着近距离到远距离的改变而改变，从而影响 成像几何。
SAR参数——入射角
• 反射率随着入射角的增大而减小
• 不同地物随入射角变化的反射率 变化情况
• 叠掩
– 当面向雷达的山坡很陡时，出现山顶比山底更 接近雷达，因此在图像的距离方向，山顶与山 底的相对位置出现颠倒
SAR图像几何特征：叠 掩
• 叠掩
SAR图像几何特征：阴 影
• 阴影
– 地面上雷达信号照射不到的部分
SAR图像几何特征
• 在地形起伏的区域
– 一般迎面坡是前向收缩 – 坡度较大时，顶底叠置 顶–底背叠置面坡坡度较大时出现阴影阴影
• 入射角与雷达后向散射的关系 • 不同的应用选择相应装置的依据
SAR的观测几何
• 距离向(Range)：像 平面内垂直于飞行 方向
– 斜距(Slant range)： 雷达到目标的距离 方向，雷达探测斜 距方向的回波信号
– 地距(Ground range)： 将斜距投影到地球 表面，是地面物体 间的真实距离
SAR散射机制
•组合散射
– 一般发生在低频SAR系统（如L、P波段） – 包括表面、体散射、双回波等
森林的组合散射 （上-林冠层，中-树干层，下-地面层）
SAR散射机制
• 穿透散射
–根据极化方式和波长情况，微波可以透入植被、 裸土（干雪或沙地） –一般情况，波长越长，穿透能力越强。 –交叉极化(VH/HV)相比同极化（HH/VV）的渗透能 力弱。
•
SAR参数——波长
• 雷达遥感使用的微波部分的电磁频谱，频 率从0.3GHz至300 GHz，波长从1米到1毫米。
• 微波中常用的波段有：
– P-band = ~ 65 cm AIRSAR – L-band = ~ 23 cm JERS-1 SAR, ALOS PALSAR – S-band = ~ 10 cm Almaz-1 – C-band = ~ 5 cm ERS-1/2 SAR, RADARSAT-1/2,
SAR散射机制
SAR穿透地表，可以清晰的看到沙漠下的地下河道
SAR图像的理解
• 图像亮度代表后向散 射强度
• 像元内表面越粗糙， 后向散射越强。
– 极化方式是否改变取决于目 标的物理和电特性
– 雷达可以接收反射信号的水 平和垂直极化分量
– 四种模式：HH、VV、HV、 VH
SAR参数——极化
• 美国航天飞机SAR 获取的XVV、CHV、 LHV的图像
• 不同波长、 不同极 化的散射机理差异
SAR参数——入射角(视 角)
• 入射角是雷达波束与垂直表面直线之间的夹 角（θ）。
SAR散射机制
• 雷达图像表示的是地面雷达后向散射的估 算值
• 主要可分为5种散射：
– 表面和体散射 – 双回波(Double Bounce) – 组合散射 – 穿透散射 – 介电属性散射。
SAR散射机制
•表面和体散射
– 粗糙的表面能得到更高的后向散射，平整表面 在雷达图像上经常表现暗区域。
•双回波
– 方位向的比例尺是个常量 – 距离向的比例尺由地面目标的位置
由该目标到雷达天线的距离决定
SR=GR*sinθ
斜距影像
地距影像
SAR图像几何特征
• 在雷达成像中，地物目标的位置在方位向 是按飞行平台的时序记录成像的
• 在距离向上是按照地物目标反射信息的先 后记录成像的
– 在高程上即使微小变化都可造成相当大范围的 扭曲
– 这些诱导因子包括透视收缩、叠掩、阴影
SAR图像几何特征：透 视收缩
• 透视收缩
– 山上面向雷达的一面在图像上被压缩，这一部 分往往表现为较高的亮度
SAR图像几何特征
• 需要提供高分辨率的DEM数据，透视收缩 可通过几何校正和辐射定标进行校正
用DEM校正
不用DEM校正
SAR图像几何特征：叠 掩
SAR基础知识
• 技术支持邮箱：ENVIIDL@esrichina.com.cn
• • 技术支持热线：400-819-2881-5 • • 官方技术博客：
http://blog.sina.com.cn/enviidl
主要内容
• 1、SAR基础 • 2、InSAR基础 • 3、InSAR技术与地表形变
– 叶面渗透，最好使用低频率，如P-band
– 一般情况，C-band是折中波段
波段名称 的字母是 早起军事 应用遗留 下来的
SAR参数——极化
• 极化：电磁波振动的矢量方向，即电场的 方向
SAR参数——极化
• 特点
– 当雷达作用于地球表面时， 其极化方式可能改变，产生 随机极化反射信号，其中包 含水平和垂直两种分量
ENVISAT ASAR, RISAT-1 – X-band = ~ 3 cm TerraSAR-X-1 , COSMO-SkyMed – K-band = ~ 1.2 cm 军事领域
SAR参数——波长
• 雷达频率的应用：
– 冰雪识别，小型特征，使用X-band
– 地质制图，大型特征，使用L-band
1、SAR基础
Radar概念
• Radar（Radio Detection And Ran百度文库ing），一个Radar 系统主要包括三个功 能：
– 发射微波信号到场景
– 接收从场景中传回的 RA部R—分—真后实向孔径散雷达射能量
–成观像分测辨返率 回雷达的天强线长度度（检 测）和延时（测距） 信号
SAR图像几何分辨率
• 距离分辨率Range
– 侧视方向上的分辨率称为距 离分辨率
– 包括斜距分辨率和地距分辨 率
• 方位分辨率Azimuth
– 沿航线方向上的分辨率，也 称沿迹分辨率
SAR图像几何特征
• 雷达图像的构像几何学属于斜距 投影类型
– 斜距投影是以天线为中心，以斜距 为半径的同心圆在像面空间上的投 影
SAR——合成孔径雷达
• SAR（Synthetic Aperture Radar）：合成孔径 雷达
– 用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿 一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物 的回波信号并进行相关解调压缩处理的侧视雷 达。可以获取高分辨率的地球表面图像，是目 前广泛使用的雷达系统。
几个波的概念
– 小入射角通常返回较强的信号，随入射角增加， 返回信号逐渐减弱
• 根据雷达距离地表高度的情况，入射角会随 着近距离到远距离的改变而改变，从而影响 成像几何。
SAR参数——入射角
• 反射率随着入射角的增大而减小
• 不同地物随入射角变化的反射率 变化情况
• 叠掩
– 当面向雷达的山坡很陡时，出现山顶比山底更 接近雷达，因此在图像的距离方向，山顶与山 底的相对位置出现颠倒
SAR图像几何特征：叠 掩
• 叠掩
SAR图像几何特征：阴 影
• 阴影
– 地面上雷达信号照射不到的部分
SAR图像几何特征
• 在地形起伏的区域
– 一般迎面坡是前向收缩 – 坡度较大时，顶底叠置 顶–底背叠置面坡坡度较大时出现阴影阴影
• 入射角与雷达后向散射的关系 • 不同的应用选择相应装置的依据
SAR的观测几何
• 距离向(Range)：像 平面内垂直于飞行 方向
– 斜距(Slant range)： 雷达到目标的距离 方向，雷达探测斜 距方向的回波信号
– 地距(Ground range)： 将斜距投影到地球 表面，是地面物体 间的真实距离
SAR散射机制
•组合散射
– 一般发生在低频SAR系统（如L、P波段） – 包括表面、体散射、双回波等
森林的组合散射 （上-林冠层，中-树干层，下-地面层）
SAR散射机制
• 穿透散射
–根据极化方式和波长情况，微波可以透入植被、 裸土（干雪或沙地） –一般情况，波长越长，穿透能力越强。 –交叉极化(VH/HV)相比同极化（HH/VV）的渗透能 力弱。
•
SAR参数——波长
• 雷达遥感使用的微波部分的电磁频谱，频 率从0.3GHz至300 GHz，波长从1米到1毫米。
• 微波中常用的波段有：
– P-band = ~ 65 cm AIRSAR – L-band = ~ 23 cm JERS-1 SAR, ALOS PALSAR – S-band = ~ 10 cm Almaz-1 – C-band = ~ 5 cm ERS-1/2 SAR, RADARSAT-1/2,
SAR散射机制
SAR穿透地表，可以清晰的看到沙漠下的地下河道
SAR图像的理解
• 图像亮度代表后向散 射强度
• 像元内表面越粗糙， 后向散射越强。
– 极化方式是否改变取决于目 标的物理和电特性
– 雷达可以接收反射信号的水 平和垂直极化分量
– 四种模式：HH、VV、HV、 VH
SAR参数——极化
• 美国航天飞机SAR 获取的XVV、CHV、 LHV的图像
• 不同波长、 不同极 化的散射机理差异
SAR参数——入射角(视 角)
• 入射角是雷达波束与垂直表面直线之间的夹 角（θ）。
SAR散射机制
• 雷达图像表示的是地面雷达后向散射的估 算值
• 主要可分为5种散射：
– 表面和体散射 – 双回波(Double Bounce) – 组合散射 – 穿透散射 – 介电属性散射。
SAR散射机制
•表面和体散射
– 粗糙的表面能得到更高的后向散射，平整表面 在雷达图像上经常表现暗区域。
•双回波
– 方位向的比例尺是个常量 – 距离向的比例尺由地面目标的位置
由该目标到雷达天线的距离决定
SR=GR*sinθ
斜距影像
地距影像
SAR图像几何特征
• 在雷达成像中，地物目标的位置在方位向 是按飞行平台的时序记录成像的
• 在距离向上是按照地物目标反射信息的先 后记录成像的
– 在高程上即使微小变化都可造成相当大范围的 扭曲
– 这些诱导因子包括透视收缩、叠掩、阴影
SAR图像几何特征：透 视收缩
• 透视收缩
– 山上面向雷达的一面在图像上被压缩，这一部 分往往表现为较高的亮度
SAR图像几何特征
• 需要提供高分辨率的DEM数据，透视收缩 可通过几何校正和辐射定标进行校正
用DEM校正
不用DEM校正
SAR图像几何特征：叠 掩
SAR基础知识
• 技术支持邮箱：ENVIIDL@esrichina.com.cn
• • 技术支持热线：400-819-2881-5 • • 官方技术博客：
http://blog.sina.com.cn/enviidl
主要内容
• 1、SAR基础 • 2、InSAR基础 • 3、InSAR技术与地表形变
– 叶面渗透，最好使用低频率，如P-band
– 一般情况，C-band是折中波段
波段名称 的字母是 早起军事 应用遗留 下来的
SAR参数——极化
• 极化：电磁波振动的矢量方向，即电场的 方向
SAR参数——极化
• 特点
– 当雷达作用于地球表面时， 其极化方式可能改变，产生 随机极化反射信号，其中包 含水平和垂直两种分量
ENVISAT ASAR, RISAT-1 – X-band = ~ 3 cm TerraSAR-X-1 , COSMO-SkyMed – K-band = ~ 1.2 cm 军事领域
SAR参数——波长
• 雷达频率的应用：
– 冰雪识别，小型特征，使用X-band
– 地质制图，大型特征，使用L-band
1、SAR基础
Radar概念
• Radar（Radio Detection And Ran百度文库ing），一个Radar 系统主要包括三个功 能：
– 发射微波信号到场景
– 接收从场景中传回的 RA部R—分—真后实向孔径散雷达射能量
–成观像分测辨返率 回雷达的天强线长度度（检 测）和延时（测距） 信号
SAR图像几何分辨率
• 距离分辨率Range
– 侧视方向上的分辨率称为距 离分辨率
– 包括斜距分辨率和地距分辨 率
• 方位分辨率Azimuth
– 沿航线方向上的分辨率，也 称沿迹分辨率
SAR图像几何特征
• 雷达图像的构像几何学属于斜距 投影类型
– 斜距投影是以天线为中心，以斜距 为半径的同心圆在像面空间上的投 影
SAR——合成孔径雷达
• SAR（Synthetic Aperture Radar）：合成孔径 雷达
– 用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿 一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物 的回波信号并进行相关解调压缩处理的侧视雷 达。可以获取高分辨率的地球表面图像，是目 前广泛使用的雷达系统。
几个波的概念