2011微波遥感-7.1,7.2.0
微波遥感期末知识点复习资料全
1.微波遥感分类• 主动微波遥感，被动微波遥感• 微波辐射计，微波散射计，微波高度计，成像雷达• 真实孔径雷达，合成孔径雷达，机载和星载• 干涉SAR，极化SAR2.微波遥感的意义全天候，全天时，植被穿透性，地表穿透性，独特的遥感机理，干涉测量能力，多极化，多波段，高分辨率，与其它遥感手段互补电磁波谱微波波谱微波波段：0.1-100cm短K->X->C->S->L->P 长为什么星载雷达系统不采用K/P波段？答：K波段波长短，虽然有较好精确性，但是此波长可以被水蒸气强烈吸收，使这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。
P波段波长较长，由于微波穿过大气层时会产生法拉第旋转，低频长波旋转程度大，极大限制了空基P波段微波遥感系统的可行性。
且由于波长较长其分辨率低。
目标的散射特性与哪些因素有关？电磁波辐射在非均匀媒质或各向异性媒质中传播时多方位、多角度地改变原来传播方向的现象，即目标对入射电磁波能量的重定向。
瑞利散射：(a < 0.1λ)散射光波长等于入射光波长，散射粒子远小于入射光波长。
米氏散射：(0.1λ < a<10λ)当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。
光学(非选择性)散射（10λ < a）散射粒子的粒径比辐射波长大得多时发生的散射，散射系数与波长无关。
目标的散射特性首先取决于目标尺寸和雷达波长间的关系（粗糙度），入射角、介电特性（介电常数增加，反射增加）和极化特性。
如何提高真实孔径雷达分辨率？距离分辨率（地距分辨率）Rg = (tc/2) secβ斜距分辨率Rr=tc/2 (沿波束方向)脉冲宽度越小，俯角越小，距离分辨率越高，俯角太小地形影响严重，当俯角一定时，减小脉冲宽度可提高距离分辨率，所以合成孔径雷达在距离向采用脉冲压缩技术chirp（距离压缩）方位向分辨率Ra = (λ/d) R(又R=H/sinβ=H/cosθ )提高方位分辨率=>加大天线孔径，波长较短电磁波，缩短观测距离合成孔径技术合成孔径雷达分辨率与哪些参数相关？距离向分辨率Rg=(tc/2)/cosβ方位向分辨率Ls=βsR=D/2什么是多视？多视：用平均法减低相干观测系统上特有的乘性随机噪声光斑；把合成孔径长度分为N个区间，每区间内方位压缩后相加平均，N为视数降低了空间分辨率，换取辐射分辨率的提高SAR图像有哪些特点？1.穿透性：大气对电磁波的衰减与电磁波有关，波长越长，衰减越小2．斑点噪声：雷达图像上每个像素的信号是电磁波与各微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。
第七章微波遥感
航天雷达遥感。
航天飞机成像雷达：可穿梭于地面与外空之间，高度在200300km之间，美国1981年发射SIR-A，1984年SIR-B，1994年 SIR-C，最初使用HH极化，后来多极化，视角可变可调整。
海洋卫星的特点
要求大面积、连续、同步或准同步探测，扫描宽度要大。 分辨率不能太低，近极地太阳同步轨道卫星，地面覆盖周期
理论计算表明，合成孔径雷达的方位分辨率
r =L/2 L为每个小天线的长度
与小天线组成，总长度为1km，每一小天 线长10m，所发射微波的波长为15cm，目标距天线1000km(斜 距)。 如是10m天线，目标地物的方位分辨率为？m 如是1km天线，目标地物的方位分辨率为？m
五、某些地物的雷达影像实例： 土壤：可用于考古和土壤含水量的测定。 对于植被：探测植被含水量，含水量高的植被，后向散射系
数比含水少的植被？。在繁密覆盖区，短波（2-6cm）能较好
探测农作物和树叶冠层，而土壤信息较少；较长的波段（1030cm）则较好地探测树干树枝，再长则可探察地表土壤信息。
遥感导论
第七章 微波遥感 Microwave RS
波长在1mm-1m的电磁波。在这一区间，按照波长由短 到长，又可分为毫米波、厘米波和分米波，统称做微 波波段。
微波有被动和主动之分。被动式接收地物辐射的微
波，可用于测地物温度，但微波辐射弱而？分辨率
低。
一般用主动式，天线向下方或侧下方发射强微波，
被地物吸收和反射，接收来自地物反射的180方向的
微波，也被叫做后向散射波，不同物体，后向散射
系数不同。
微波在发射和接收时常常仅用很窄的波段，所以按地物 反射特点和水汽吸收特点可分为：
微波遥感图像特征
信号起源：系统本身发射微波辐射，并接受从目 旳后向散射回来旳电磁波。
主要传感器：雷达，高度计、散射计。
二.微波遥感方式和传感器
2.被动微波遥感 信号起源：系统本身不发射微波波束，只是接 受目旳物发射旳微波辐射（用亮温表达）。 经典传感器：
二.微波遥感方式和传感器
1.主动微波遥感 微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，雷达 （1）雷达 雷达（Radar – Radio Detection and Ranging）
意为无线电波探测物体并测定物体距离。 应用波段：微波（主要），红外，激光； 类型：非成像雷达，
成像雷达
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二.微波遥感方式和传感器
强回波
二.微波遥感方式和传感器
3)波长 波长越短反射能力越强。
ERS-1 C-band
JERS-1 L-band
二.微波遥感方式和传感器
4）极化方式： 极化：表达电磁波电场振动方向旳变化。
水平极化：电场振动 方向平行于水平面 （“H”极化） 垂直极化：电场振动 方向垂直于水平面 （“V”极化）
二.微波遥感方式和传感器 根据发射旳及接受旳极化旳差别，能够有四种组合。
二.微波遥感方式和传感器
1)距离辨别率：垂直于飞行方向上 对目旳物旳辨别能力（所能辨别旳 目旳间最小距离）。由脉冲宽度 （脉冲连续时间）和俯角决定。
二.微波遥感方式和传感器
距离向辨别率涉及斜距和地距
斜距旳距离辨别率理论上等于脉
冲宽度旳二分之一。
Pg
C
2 cos
Ps
C
2
Pg
C
2 cos
设俯角50,脉冲宽度0.1s，则距离辨别力
微波遥感
3. 微波遥感3.1 引言微波遥感包括主动式遥感和被动式遥感。
正如第2章所描述的，光谱的微波部分波长范围大约是1厘米至1米。
因为与可见光和红外线相比，微波的波长较长，这种特殊性对于遥感来说是非常重要的。
由于波长较长的光受大气散射的影响比波长较短的光要小，因此长波段的微波辐射可以穿透云层，薄雾，尘埃等（除了在暴雨情况下）。
这种特性使得几乎在所有的气候和环境条件下，都能进行微波能量的探测，从而可以在任何时间收集数据。
被动微波遥感在概念上与热红外遥感相似。
所有物体都能发射一部分数量的微波能量，但一般都不多。
被动微波传感器能探测在其视野范围内的自然辐射的微波能量。
这些辐射的能量与辐射体或辐射体表面的温度和湿度有关。
被动式微波传感器是典型的辐射计或扫描仪，除了它用天线来探测和记录微波能量外，其他大部分的工作方式与之前所讲的系统相同。
由被动传感器记录的微波能量的产生，可以来自于大气辐射（1），地面反射（2），地表辐射（3），或地下发射（4）。
因为微波波长很长，所以相比于光的波长它可获得的能量就相当少。
因此所需要的视野域必须大到能探测足够的能量以记录一个信号。
因此大部分的被动微波传感器的空间分辨率都比较低。
被动微波遥感可以应用于气象，水文和海洋学的研究。
通过观察大气本身，或"透过"大气观测（这依赖于波长），气象学家可以利用被动式微波测量大气剖面，并确定大气中水和臭氧的含量。
微波的发射受水分含量的影响，因此水文学家可使用被动式微波测量土壤湿度。
海洋学的应用包括绘制海冰图，海流图，海面风场图以及污染物的探测，如浮油。
主动微波传感器自己能提供微波辐射源来照射目标。
主动微波传感器通常分为两个截然不同的类型：成像和非成像传感器。
最常见的一种成像主动式微波传感器是雷达。
雷达（RADAR）是无线电探测和测距（RAdioDetection And Ranging）的简称，它的全名实际上也概括了雷达传感器的功能和操作方式。
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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：
(优选)第十一讲微波遥感
1、概述
1、1微波波段划分
微波波段三个区间：毫米波、厘米波和分米 微波波段细分：并赋以更详细的命名如图 7 ．1列出常用的微波波段：Ka，K、Ku、 X、C、S，L、P．其波长与频率的关系见 表7．1。在微波遥感中．Ka、X、L。等都 是常用波段
1、概述-微波波长与频率
1、概述-1.2微波遥感的优点
第四微波还具有某些独特的探测能力。 微波是海洋探测的重要波段，适用于精 确的距离测量、海面波动、风力等。微 波还是测量地面高程、大地水准面等的 良好波段。此外．在土壤水分及地表下 测量等方面也是可见光和红外遥感所达 不到的。
1、概述-1.3微波辐射的特征
叠加：当两个或两个以上的波在空间传播时。如果在 某点相遇．则该点的振动是各个波独立引起该点振动 时的叠加.
1、概述-1.3微波辐射的特征
水平极化指电场矢量与雷达波束入射面 垂直，记作H。垂直极化是电场矢量与入 射面平行．记作v(图7．4)。
雷达波发射后遇目标平面而反射。其极 化状况在反射时会发生改变．根据传感 器发射和接收的反射波极化状况可以得 到不同类型的极化图像。
1、概述-1.3微波辐射的特征
1、概述-1.2微波遥感的优点
微波具有穿云透雾能力。
这使遥感探测可以不受天气影响地进行 (波长越长，散射越弱。大气中的云雾水 珠及其他悬浮微粒比起微波波长要小很 多)Βιβλιοθήκη 1、概述-1.2微波遥感的优点
微波可以全天候工作 可见光由太阳辐射而来，太阳照射时可以观
测到，夜晚就不可能观测。而微波无论是被 动遥感(接收目标物发射的微波信号)或主动 遥感(传感器发出微波信号再接收地面目标物 反射回来的信号)都不受黑夜的影响而全天候 工作。而且相对于同样可以进行夜间工作的 红外遥感而言．微波的大气衰减很小。
第三章微波遥感
雷达波束与竖直方 向所夹的入射角 发射雷达脉冲投影 到海表面的长度
从卫星到观测 区域的距离
合成孔径雷达的方位分辨率：
卫星在整个采样时间 内移动的距离
2
合成孔径雷达平台的要求： 平台的姿态及速度要非常稳定。
重点：1、分析微波和热红外辐射的异同。 2、微波遥感的优点和不足。 3、微波与大气的作用有什么规律？这些规律 对微波波段遥感有哪些重要意义？ 4、名词解释：天线增益、有效孔径、辐射方 向图。
重点： 1、写出雷达方程并说明雷达方程提供了哪些信
息？
2、说明合成孔径雷达的工作过程。
3、名词解释：多普勒频率、雷达的距离分辨率、 方位分辨率
应用：广泛用于微波辐射计、高度计、散射计等。
相控阵天线
由多个单元天线组合构成，分为线性阵列、平面 阵列、曲面阵列。
相控阵天线主要应用：合成孔径雷达。
相控阵天线的优点： （1）适用于多目标、多方向监测 ； （2）功能多，机动性强； （3）反应时间短、数据率高； （4）抗干扰能力强；可靠性高
不存在！！
各向同性天线： 在各方向上辐射的能量相同的天线。
天线增益：
天线增益表示为某一天线与标准天线都得到同样功 率时在同一方向上的功率密度之比。是描述一副天线将 能量聚集于一个窄的角度范围(方向性波束)的能力的一 个量。
方向性增益： 也常称做方向性系数，指最大辐射强度(每立体 弧度内的瓦数)与平均辐射强度之比。就是指实际的 最大辐射功率密度比辐射功率为各向同性分布时的 功率密度强的倍数。
波的干涉
1.波的干涉现象
频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差的两列 波（或多列波）相遇时，在介质中某些位置的点振 幅始终最大，另一些位置振幅始终最小，而其它位 置，振动的强弱介乎二者之间，保持不变。称这种 稳定的叠加图样为干涉现象。
第七章微波遥感ppt课件
广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。
二零零七年十二月十九日獲取的一幅 ENVISAT ASAR圖像。
（二）成像微波传感器
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。
7.1概述
一、微波波段的划分
微波是指波长1mm—1m(即频率300MHz~30GHz) 的电磁波。
常用的微波波长范围为0. 8～ 30厘米。其中又细分为Ka、 K、Ku、X、C、S、L等波段。 ERS及RADARSAT利用C波 段，日本的JERS利用L波段。 C波段可以用来对海洋及海冰 进行成像，而L波段可以更深 地穿透植被，所以在林业及 植被研究中更有用。
习题
1、名词解释：微波，距离分辨率，方位分 辨率，雷达阴影
2、问答题： （1）与可见光和红外波段遥感相比，微波
遥感有哪些优点？ （2）微波传感器分为非成像和成像传感器，
它们各自包括哪些传感器？ （3）理解侧视雷达系统的工作原理率—距离分 辨率
φ
rp=c /2sin
-脉冲持续期（脉冲宽度）， -视角，c-光速
A入射角;
视角;
C斜距;
E
D地距;
F
俯角；
E 近射程;
F 远射程
二、距离分辨率和方位分辨率
沿航线方向的分辨率—方位分辨率 ra= *R
-波束宽度或波瓣角， R-天线到该像元的倾斜距离 =/l, -波长，l-天线长度
β
7.3合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）, 也是侧视雷达。
微波遥感
遥感微波遥感分类被动微波遥感,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(用亮温表示).典型传感器:传感器一般为微波辐射计,辐射精度目前约1K,空间分辨率一般都在公里级(卫星遥感)或米级(航空遥感) .微波遥感分类主动微波遥感信号来源:系统自身发射微波辐射,并接收从目标反射或散射回来的电磁波.构成:一部发射机,一部接收机,通常共用一幅天线.典型传感器:高度计,散射计和成像雷达.高度计和散射计的空间分辨率较粗.雷达(Radar - Radio Detection and Ranging)微波遥感波段微波遥感波段:300MHz到300GHz(波长从1mm到1m) 被无线电界划分为:甚高频(VHF),特高频(UHF),超高频(SHF)和极高频(EHF).微波遥感波段5.75—10.90X56.0—100W4.20—5.75C46.0—56.0V1.550—4.20S36.0—46.0Q0.390—1.550L10.90—36.0K0.225—0.390P频率区间(GHz)波段名称频率区间(GHz)波段名称微波遥感波段地球资源应用中的常用波段:X, C,L波长增加,穿透能力增加.在晴朗天气状况下,大气对于波长小于30mm的微波略有衰减.随波长减小,衰减增大.波长小于10mm时,暴雨呈现强反射(用到了机载天气探测雷达系统)微波遥感波段ERS及RADARSAT利用C波段,日本的JERS利用L波段.C 波段可以用来对海洋及海冰进行成像,而L波段可以更深地穿透植被,所以在林业及植被研究中更有用.较长的波长可以穿透的更深,在冠层,树干及土壤间发生多次散射.微波遥感极化极化:电波的振动仅在单一平面水平极化:电场振动方向平行于水平面("H"极化)垂直极化:电场振动方向垂直于水平面("V"极化)微波遥感极化HH or VV imagery are referred to as 'like-polarised';HV or VH are 'cross-polarised'.与地表发生作用后,极化状态可能改变.背向散射通常为两种极化的混合.传感器可以设计成只探测H或V极化的背向散射.依据发射的及接收的极化的差别,可以有四种组合:HH,VV,HV,VH地物的微波辐射地物的微波发射热扫描波段8-14 m300K黑体辐射曲线1 m10 m100 m1000 m1000mm被动微波光谱辐射波长(λ)地物的微波辐射传感器所接收的被动微波信号由很多来源的信号(发射的,反射的和透射的)所组成1 目标的发射;2 大气的发射;3 地表的反射4 从地表下的透射4132被动微波传感器地物的微波辐射特点:辐射源多且微弱,需要很大面积的地表来提供能量,图像细节少;来自地面的信号受大气干扰小;不同物体的微波发射率差别往往比红外波段发射率差别大(如海水的微波发射率一般为0.4,陆地的微波发射率为0.8 )依据微波辐射鉴别地物波长范围:0.15 ~ 30 cm频率范围:1~200GHz中心频率:1, 4, 6, 10, 18, 21, 37, 55, 90, 157, 183 GHz地物的微波辐射应用:植被与空地想比,植被表面的发射较低.而且当植被覆盖度增加时,微波辐射的水平极化和垂直极化的差别减小.评估植被覆盖度.海洋水的微波辐射通常比较低,发射率随温度及盐分变化.监测海冰,估计海温.土壤湿度液态水吸收微波辐射.因此,湿润的土壤的微波辐射主要来自表面薄层.对于干燥的土壤,微波辐射可以来自10倍波长甚至100倍波长深的地里.对于雪和冰,微波可以透过,我们可以获得被雪或冰覆盖的地物的信息.地物的微波辐射北极地区海冰图.左图:冬季;右图:夏季利用被动微波遥感海冰地物的微波辐射利用被动微波估计陆地及海洋亮温美国南部陆地及墨西哥湾海水温度地物对微波的反射散射镜面反射角反射地物对微波的反射地物对微波的反射对于长波雷达,地表较光滑,背向散射小.同样的地表对于短波雷达就显粗糙,在雷达图像中由于背向散射强而显得亮.微波散射与表面粗糙程度的关系地物对微波的反射微波散射与入射角的关系入射角:雷达入射波束与地表法线的夹角ERS SAR 数据的入射角是23o,适合探测海洋波浪及其他海洋表面特征.大的入射角可以增加林地及空地的对比度.同一地区不同的入射角可以形成立体图像.地物对微波的反射微波散射与入射角的关系地物对微波的反射微波散射与地物的介电常数的关系介电常数:描述材料的电性质(电容,传导率,反射率).通常定义为物体电容与真空电容之比.自然界一般物体在干燥时,其介电常数在3~8之间,而水的介电常数接近80.岩石的介电常数差别很小,很难依据介电常数来区别不同的类型.介电常数增加,反射增加.土壤含水越多,反射越强.金属物体有很大导电率,故雷达回波信号也很强.地物对微波的反射冠层的背向散射与下列因素有关:散射几何(specular---diffuse)散射体尺寸分布冠层下表面反射率叶面积(density of scattering elements per unit volume)极化(垂直极化的背向散射较强)行结构及方位冠层背向散射与极化的关系(L-band at 1.5 GHz, C-band at 5 GHz, X-band at10.5 GHz)地物对微波的反射土壤的背向散射与下列因素有关:散射几何(specular---diffuse)雷达俯角(多数土壤近镜面反射)与土壤含水量正相关不同土壤湿度时背向散射的变化地物对微波的反射液体水的背向散射:水的介电常数依赖于:温度——波长大于10-15cm时,0摄氏度时的介电常数大于20度.波长——波长小于10-15cm时, 介电常数迅速减小盐分——波长大于3-5cm 时,纯的H20比海水的介电常数更大雷达是倾斜照射,水面平静时,背向散射很小,雷达图像上通常很黑.但当波浪的尺度足够大时,图像也可以探测到.地物对微波的反射冰的背向散射:冰的介电常数很低(e.g. 2.5-6.0)海冰的介电常数与盐分含量直接相关(greater salinity = greater dielectric constant)海冰的介电常数与温度直接相关(higher temperatures associated with greater dielectric constants)淡水冰的介电常数非常低,容易被雷达穿透可以识别冰下物质(water vs regolith)可以探测冰川内部结构地物对微波的反射雪的背向散射:干雪的背向散射比湿雪更大波长较短时,雪的背向散射大,长波的背向散射小.L波段基本看不到雪.对于干雪, 雪水当量与背向散射有强的正相关.利用雷达制作雪水当量图必须选在夜晚(since it is wet during the day)地物对微波的反射总的来说,背向散射需考虑以下因素:Physical factors such as the dielectric constantof the surface materials which also depends strongly on the moisture content;Geometric factorssuch as surface roughness, slopes, orientation of the objects relative to the radar beam direction;The types of landcover (soil, vegetation or man-made objects).Microwave frequency, polarisation and incidence angle. 微波对物体的透射微波辐射透入物体的深度和介电常数,电阻率及频率有关金属有良好的导电性能,微波的穿透系数等于0.冰和雪是不良导体,因此微波能穿透冰和雪的覆盖,以探测冰,雪覆盖下的地面情况.水的介电常数大,微波很难透射.微波遥感器Microwave radiometer:测量微波区域地球的热辐射.强度与目标的温度与发射率,反射率及透射率有关.波长较短.由于能量较低,图像相对'noisy',空间分辨率低,解译复杂.可以测量视场中大气总的含水量,进行海—冰制图,估算其他海洋参数(比如表面风及降雨速率)Radar altimeter非成像雷达垂直入射及接收高度可以从发射及接收脉冲的时间延迟来推断微波遥感器Microwave scatterometer非成像测量背向散射在两个或更多方向扫描地表(usually by multiple sensors) 主要应用为测量海洋表面的风矢量(that is, speed and direction) .基本原理是海洋表面粗糙度的变化由风引起. 虽然不能成像,但也可以在很大的尺度上重建全球的风速图.微波遥感器成像雷达(真实孔径雷达—RAR;合成孔径雷达—SAR) 一般结构发射机转换开关天线接收机记录显示器脉冲发生器脉冲回波发射脉冲微波遥感器(1) 脉冲发生器产生微波脉冲(2) 发射机(3) 双向通讯器(转换开关)(4) 方向天线把脉冲聚焦成一束(5) 返回的脉冲被天线接收,发送到接收器,进行转换,放大为视频信号.(6) 数字式记录或实时显示过程微波遥感器分辨率(1)距离分辨率在垂直于飞行方向上对目标物的分辨能力(所能分辨的目标间最小距离).由脉冲宽度(脉冲持续时间)决定.微波遥感器地距分辨率Rg斜距分辨率Rsθd: Depression angleθ1: off-nadir angleRs: slant-range resolution2CRsτ=Rg: ground-range resolutiondgCRθτcos2=C: speed of lightτ: pulse widthR: slant-range脉冲宽度τ,则在一个脉冲宽度内,电磁波往返距离:2Rs = Cτ微波遥感器距离分辨率的物理含义:脉冲时间为t, 两个不同距离的目标产生两个回波,要使两个回波不完全重叠,才能分清是哪一个回来的信号,必须有τ< 2 r/C距离分辨率与距离无关.若要提高距离分辨率,需要减小脉冲宽度.脉冲宽度小,则S/N降低,需加大发射功率,造成设备庞大,费用昂贵.目前一般采用脉冲压缩技术来提高距离分辨率.微波遥感器脉冲压缩技术(Pulse compression/ De-chirping)对宽脉冲进行线性调频调制(啁啾—Chirp),随时间的变化频率增加.接收时采用匹配滤波器对先收到的低频信号进行延迟,实现叠加增强,但脉冲宽度降低.来自两个相邻目标的回波可能重叠,但重叠区中两个回波在某一时刻的频率不同,也可以被分开.微波遥感器(2)方位分辨率由波束宽度与目标的距离决定.波束宽度由天线大小及波长决定.微波遥感器方位分辨率与天线大小,波长,距离有关,要提高方位分辨率,需采用波长较短的电磁波,加大天线孔径和缩短观测距离.这几项措施无论在飞机上或卫星上使用时都受到限制.目前是利用合成孔径侧视雷达来提高侧视雷达的方位分辨率.微波遥感器合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar -- SAR)特点:在距离向上,采用脉冲压缩(与真实孔径雷达相同)在方位上,采用合成孔径原理合成孔径基于多普勒效应Doppler effect:当目标与观测者之间有相对运动时,观测者接收到的频率与波源发出的频率不同,二者之差为多普勒频移.互相接近时,频率增加,远离时频率减少.θ波源θcos'CVffffd = =VV << C微波遥感器合成孔径原理方位压缩微波遥感器实际波束宽度:β= λ/ D实际分辨率: L = βR= Ls(合成孔径长度)合成波束宽度:βs= λ/ 2Ls= D/2R合成分辨率: Ls= βsR = D/2微波遥感器合成孔径雷达的方位分辨率与距离远近无关,因此可以用于高轨道卫星;分辨率的大小为小天线的一半,这将提供很高的分辨率.天线不能太小,因为合成孔径技术的基本原理是:小天线+信号处理=大天线缩小天线带来的一切技术问题都由星上的信号处理系统去解决,这对于星载的信号处理设备要求是很高的,使之技术复杂化.微波遥感平台典型的微波遥感平台:卫星:SAR sensors have been used on a number of satellites, (Seasat, ERS-1/2, JERS-1, RADARSAT)航天飞机:SIR-A, SIR-B, SIR-C/X-SAR微波遥感平台ERSEuropean Remote Sensing Satellite, European Space Agency微波遥感平台ERS-1 was launched in July 1991 and ERS-2 in April 1995. ERS-1 uses a SAR instrument to acquire images of ocean, ice and land regardless of cloud and sunlight conditions.Other microwave instruments measure sea state, sea surface winds, ocean circulation, sea and ice levels, as well as the sea's surface temperature.Near polar sun-synchronous orbitPrimarily oriented towards ocean and ice monitoring, but with an all-weather high resolution microwave imaging capability over land and coastal zones.微波遥感平台ERS-2 is practically identical to ERS-1, with the addition of the GOME sensor for global ozone monitoring.The orbits of ERS-1 and 2 are such that ERS-2 follows the same ground track as ERS-1, except for a 1-day delay. This provides an opportunity to obtain tandem interferometric data of an area using the SAR on the two satellites. The tandem data has better coherence property than the data obtained from 35-day repeat passes of a single satellite.Currently, only ERS-2 remains in active operation.微波遥感平台ERS-1,2 OrbitTypeSun-SynchronousAltitude782 kmInclination98.5 degPeriod100 minRepeat Cycle35 days微波遥感平台ERS SAR Instrument CharacteristicsFrequency5.3 GHz (C band)PolarisationLinear VVBandwidth15.55 MHzPeak power4.8 kWAntennae size10 m x 1 mIncidence angle23onominalSwath width100 kmResolution30 m (azimuth), 26.3 m (range)微波遥感平台RADARSATRADARSAT, Canada微波遥感平台RADARSAT is a Canadian satellite operated by the Canadian Space Agency (CSA)/Canadian Center for Remote Sensing (CCRS) for gathering global data on ice conditions, crops, forests, oceans and geology.The satellite was launched in November 1995, with the launch service provided by NASA, USA.Using a single frequency (C-Band), the RADARSAT SAR has the unique ability to shape and steer its radar beam over a 500 kilometre range. Users can have access to a variety of beam selections that can image swath from 35 kilometres to 500 kilometreswith resolutions from 10 metres to 100 metresrespectively. Incidence angles range from less than 20 degrees to more than 50 degrees.微波遥感平台RADARSAT OrbitTypeSun-SynchronousAltitude798 kmInclination98.6 degPeriod100.7 minRepeat Cycle24 days微波遥感平台SensorSAR(Synthetic Aperture Radar): The SAR is able to operate in several beam modes:Standard: Seven beam modes with incidence angle ranging from 20 to 49 deg nominal, 100 km swath width and 25 m resolution.Wide: Three beam modes with varying incidence angles,150 km swath width.Fine: Five beam modes with 50 km swath width and resolution better than 10 m.Scansar: Wide swath width (300 - 500 km) with a coarser resolution of 50 to 100 m.Extended mode.微波遥感平台RADARSAT Operating Modes微波遥感平台MODEResolution (m)Range x azimuth(m)LOOKSWIDTH(km)INCIDENCEANGLE(degrees)Standard25 x 28410020-49Wide - 148-30 x 28416520 - 31Wide - 232-25 x 28415031 - 39Fine resolution11-9 x 914537 - 48ScanSAR narrow50 x 502 - 430520 - 40ScanSAR wide100 x 1004 - 851020 - 49Extended (H)22-19 x 2847550 - 60Extended (L)63-28 x 28417010 - 23RADARSAT Operating Modes微波遥感平台Frequency/wavelength5.3 GHz (C band)/ 5.6 cm PolarisationLinear HHBandwidth11.6, 17.3 or 30.0 MHzPeak power5 kWAntennae size15 m x 1.5 mIncidence angleMode dependentResolutionMode dependentRADARSAT SAR Instrument Characteristics微波遥感平台JERS-1JERS-1 (Japanese Earth Resource Satellite), JapanJERS-1 was launched in February 1992 by NASDA (Japanese Space Agency).This satellite carries a L-band SAR and an optical sensor for generation of global data set in order to survey resources andto establish an integrated Earth observation system.微波遥感平台JERS-1 OrbitTypeSun-SynchronousAltitude568 kmInclination97.7 degPeriod96 minRepeat Cycle44 days微波遥感平台SensorsSAR(Synthetic Aperture Radar)OPS(Optical Sensor)JERS-1 SAR Instrument CharacteristicsFrequency1.275 GHz (L band)PolarisationLinear HHBandwidth15.55 MHzIncidence angle35onominalSwath width75 kmResolution18 m (azimuth, 3 looks), 18 m (range)微波遥感平台SEASATUSASeasat was the first Earth-orbiting satellite designed for remote sensing of the Earth's oceans and had onboard the first spaceborne synthetic aperture radar (SAR).Seasat was managed by JPL and was launched on June 28, 1978 into a nearly circular 800 km orbit with an inclination of 108 degrees.Fourteen Earth orbits were completed each day.The Seasat SAR operated for 105 days until October 10, 1978, when a massive short circuit in the satellite electrical system ended the mission.微波遥感平台Satellite Altitude800 kmRadar Frequency1.275 GHz (L-band)Radar Wavelength23.5 cmSystem Bandwidth19 MHzTheoretical Resolution on the Surface25 m (azimuth) x 25 m (range) Number of Looks4Swath Width100 kmAntenna Dimensions10.74 m x 2.16 mAntenna Look Angle20 degrees from verticalIncidence angle on the surface23 degrees 3 degrees across the swath PolarizationHorizontal transmit, Horizontal receive (HH) Transmitted Pulse Length33.4 microsecondsPulse repetition frequency (PRF) 1463-1640 HzTransmitted peak power1.0 kWData recorder bit rate (on the ground)110 Mbits/s (5 bits/word) Seasat参数雷达图像的特点目标物反射的回波强则影像呈浅色调,反射的回波弱则呈深色调.因此影像色调深浅与地物反射回波的强弱有关.但地物对微波的反射能量大小又与地物本身的导电率,表面粗糙度,入射波的角度以及极化波长等因素有关.入射角太小,距离分辨率低,入射角太大则镜面反射强,故目前大多采用10~50度入射.雷达图像特点雷达图像的特点雷达图像的变形:像片上呈正方形的田块,在雷达图像上往往被压缩成四边形或长方形.雷达阴影:有地形起伏时,背向雷达的斜坡往往照不到,产生阴影.因为雷达图像是根据天线对目标物的射程远近记录在图像上的,故近射程的地面部分在图像上被压缩,而远射程的地面部分则伸长.透视收缩(Foreshortening ):有地形起伏时,面向雷达一侧的斜坡在图像上被压缩,而另一侧则延长.由于透视收缩,导致前坡的能量集中,显得比后坡亮.顶底位移(Layover):观测角度进一步减小时,斜坡顶部反射的信号比底部反射的信号提前到达雷达.在图像上显示顶部与底部颠倒.雷达图像的特点雷达阴影透视收缩及顶底位移雷达图像特点雷达图像上显示的透视收缩雷达图像特点雷达图像解译从下图中判断第一年的冰和多年的冰:第一年的冰通常薄且光滑,反射大部份雷达波.多年的冰经过断裂及再结冰,表面粗糙,背向散射强.雷达图像解译One property of radar pulses gaverise to an extraordinary imageacquired from SIR-A in November,1981. The color scene below is aLandsat subimage of the SelmaSand Sheet in the Sahara Desertwithin northwestern Sudan.干沙的介电常数比较低,雷达穿透深(约10英尺).雷达条带显示了沙下的地形.雷达图像解译ERS SAR image (pixel size=12.5 m)城区的图像很亮(角散射),植被的色调中等(体散射),空地及水面色调很暗(镜面反射)雷达图像解译SPOT Multispectral image in Natural Colour(pixel size=20 m)雷达图像解译This SAR image shows an area of the sea near a busy port. Many ships can be seen as bright spots in this image due to corner reflection. The sea is calm, and hence the ships can be easily detected against the dark background.雷达图像解译Dry Soil: Some of the incident radarenergy is able to penetrate into the soilsurface, resulting in less backscatteredintensity.Wet Soil: The large difference inelectrical properties between waterand air results in higherbackscattered radar intensity.Flooded Soil: Radar is specularlyreflected off the water surface, resulting in low backscattered intensity. The flooded area appears dark in the SAR image.微波遥感应用利用雷达立体像对及干涉原理构建DEM微波遥感应用微波遥感应用进一步与光学遥感图像结合微波遥感应用变化检测微波遥感应用监测热带雨林Multiseasonal ERS-1SAR image (May 92,Dec. 92, April 92 inR,G,B).。
第七章 微波遥感
振幅减少1/e倍（37%）的穿透深度定义为趋 肤深度H:
H=(5.3×10-3ε1/2)/δ
式中：ε为地物的介电常数；δ为地物的导电率。
对海洋遥感具有特殊意义：
微波对于海水特别敏感，其波长很适合于海 面动态情况（海面风、海浪等）的观测。
二、微波的优点
微波遥感特性：
分辨率较低，但特征明显：
微波传感器的波长分辨率比较低，是由于其 波长较长，衍射现象显著的缘故。同时，观察精 度和取样速度往往不能协调。
二、微波的优点
微波遥感特性：
能全天候、全天时工作：
由于微波的波长较长，因而散射相对较小，在大气 中衰减少，对云层、雨区的穿透能力较强，基本不受烟、 云、雨的限制。对于热带雨林地区更有意义。
对某些地物具有特殊的波谱特征：
三、微波遥感的传感器
主动微波遥感：
是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号 来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还 有微波高度计和微波散射计。
雷达 侧视雷达 合成孔径侧视雷达
被动微波遥感
是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而 达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的 传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的 传感器为微波散射计。
第七章 微波遥感
7.1 概述 7.2 侧视雷达系统的工作原理
一、微波的波长
在电磁波谱中，波长在1mm～1m范围的波称微波。 （微波波段划分）
二、微波的优点
微波遥感特性：
及埋藏在地下的工程、矿藏、地下水等。
这一特性可以用来探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标以 对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力：
11 微波遥感
阴影(Shadow)：
当后坡坡度较大，雷达波束不能到达后坡坡面时，没有回波信 号产生，图象上出现暗区 29
30
地形引起的变形：透视收缩
山上面向雷达的一面在图象上被压缩， 这一部分往往表现为较高的亮度；
42
反射、散射、角反射
43
侧视雷达图象的信息特点
波长、地面状况、入射角 极化
斑点
物理性质
44
地面状况、波长、入射角
光滑表面对应镜面反射，粗糙表面对应 漫散射，或介于二者之间
在微波遥感中，光滑和粗糙是相对的， 与波长有关： 同样的地面状况，对于波长短的波束是 粗糙面，对于波长长的波束是光滑面。
5
微波辐射的特征
衍射：电磁波传播过程中，如果遇到不能透过的有限直
径的物体，会出现传播的绕行现象，即一部分辐射没有遵 循直线传播的规律而绕到障碍物的后面，这种改变传播方 向的现象称为衍射。
微波传播时会发生衍射现象。
极化（偏振性）：电磁波传播是电场和磁场交替变化
的过程，且它们的方向相互垂直。 电场常用矢量表示，矢 量必定在与传播方向垂直的平面内。矢量所指的方向可能 o k di rect io n
36
阴影
37
阴影
38
Shuttle Imaging Radar (SIR-C) Image of Maui
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与光学图象比较
40
41
微波遥感
概述 侧视雷达系统的工作原理 合成孔径雷达（SAR） 侧视雷达图象的几何特征 侧视雷达图象的信息特点
微波传感器及其遥感平台
05第四章 微波遥感
36
第四章 微波遥感
微波传感器的分辨率
（2）方位分辨率
•由波束宽度与目标的距离 决定。
•波束宽度由天线大小及波 长决定。
37
第四章 微波遥感
方位分辨力Pa
雷达发射的微波向四面八方辐 射，呈花瓣状，称波瓣，但以 一个方向为主，称为主瓣，其 他方向辐射能小，形成副瓣， 其中β 角称波瓣角。要使雷达 的方向性精确，就要尽量增大 主瓣功率和减少波瓣角。波瓣 角与雷达发射的微波波长λ 成 正比与雷达的天线孔径D成反 比：β =λ /D
• 距离分辨率与距离无关。 • 若要提高距离分辨率，需要减小脉冲宽度。 • 脉冲宽度小，则频率增加，需加大功率发射器，造成 设备庞大，费用昂贵。 • 目前一般采用脉冲压缩技术来提高距离分辨率。
35
第四章 微波遥感
微波传感器的分辨率
Pg
c
2 cos
为脉冲宽度 C为波速
俯角大 距离分辨力低
特点： 辐射源多且微弱，需要很大面积的地表来提供能量， 影像细节少； 来自地面的信号受大气干扰小； 不同物体的微波发射率差别往往比红外波段发射率 差别大（如海水的微波发射率一般为0.4，陆地的微 波发射率为0.8 ）依据微波辐射鉴别地物
13
第四章 微波遥感
地物的微波辐射
应用： •植被 与空地想比，植被表面的发射较低。而且当植被覆 盖度增加时，微波辐射的水平极化和垂直极化的差 别减小。评估植被覆盖度。 •海洋 水的微波辐射通常比较低，发射率随温度及盐分变 化。 监测海冰，估计海温。 •土壤湿度 液态水吸收微波辐射。因此，湿润的土壤的微波辐 射主要来自表面薄层。对于干燥的土壤，微波辐射 可以来自10倍波长甚至100倍波长深的地里。 对于雪和冰，微波可以透过，我们可以获得被雪或 冰覆盖的地物的信息。
石大遥感导论课件07微波遥感
覆盖地表呈扇形的狭长区域 距离分辨率、方位分辨率。距离分辨率近低远高，方
位分辨率近？远？
距离分辨率近低远高：传感器能够将两束回波区分开 来的最短距离。
脉冲越短，距离分辨率越高。
雷达影像中距离和方位分辨率在不断发生变化，且 相互交叠，6km平台高度时机载雷达分辨率的变化：
波长 地面距离5km 地面距离20km
三、微波辐射的特征
微波：反射、吸收、散射、透射、衍射、叠加、相 干、极化等特征。
极化：按电场方向与入射面的垂直平行关系，又可 分为水平极化（和入射面垂直）和垂直极化（和入 射面平行）。
传感器可设置为只发射和接收特定极化方式的波。 某种极化方向的波接触到地表后，一部分波的极化
方向会改变，即反射波中包括原极化方向波和其他 极化方向的波。 微波影像的四种极化方式：HH、HV、VV、VH，同 极化和交叉极化
微波在发射和接收时常常仅用很窄的波段，按地物反射 特点和水汽吸收特点可分为：
波段名称 Ka R Ku X C S L P
波长/cm 0.75-1.1 1.1-1.67 1.67-2.4 2.4-3.75 3.75-7.5
7.5-15 15-30 30-100
频率/GHz 26.5-40 18-26.5 12.5-18 8-12.5
3.微波对地表的穿透能力较强。可见光红外几无穿透 能力，接收的都是地球表面的反射信息（可见光可 以穿透清澈的水体达几米十几米）。穿透深度与微 波波长和地物性质有关。
a.波长越长，穿透能力越强：30cm的微波可穿干沙 土百米，3cm则仅能穿0.2m。
MSS彩 红外影像
SIR-A L波段
b.地物含水量和介电常数越大，穿透能力越弱： 30cm微波可穿干燥沙达百米，沙中如含0.1%水，则 仅能穿透0.5米。微波对金属和良导体几无穿透能力。
微波遥感原理习题解答
1.简述微波遥感与可见光/红外遥感有什么不同微波遥感指利用波长1mm-1m电磁波（微波波段）进行遥感的统称；可见光/红外遥感主要指利用可见光（0.4-0.7um）和近红外（0.7-2.5um）波段的遥感技术统称。
微波遥感与可见光/红外遥感相比，有优越性和不足之处。
优越性在于：1.微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力；2.主动被动微波遥感都不依赖太阳，具有全天时工作能力；3.微波对地物有一定穿透能力；4.能提供特殊信息，如测定海面形状、海面风速、土壤水分等；5.微波遥感可以记录相位信息，从而获取高程信息和地形形变信息。
不足之处在于：1.空间分辨率较低；2.数据处理和解译较困难；3.与可见光/红外影像在空间位置难以一致。
2.试绘出水平极化和垂直极化波。
3.波长8mm相当于多少GHZ频率？频率为90GHz的波其波长是多少？f=光速/波长=37.5GHZλ=光速/频率=3.3mm4.试总结分析大气对微波的吸收和散射作用大气对微波的吸收作用主要是氧分子和水分子所致，散射作用主要是大气微粒所致，两者均会引起微波的衰减。
氧分子对微波的吸收中心波长位于2.53mm和5.0mm处，水分子对微波的吸收中心波长位于1.6mm和13.5mm处，前者对微波吸收作用较强，一般可采用2.06~2.22mm、3.0~3.75mm、7.5~11.5mm和20mm以上作为微波遥感的窗口。
大气微粒包括水滴、冰粒和尘埃。
当微粒直径远小于波长时，发生瑞利散射，散射截面积与波长的4次方成反比；当微粒直径大于波长时，发生米氏散射，散射截面积与波长的0-2次成反比。
微波在非降水云层中的衰减，主要由水粒的吸收引起，在一定温度和一定的微波波长下，与云层含水量呈线性正相关。
微波在降水云层中的衰减，主要是米氏散射，不能忽略。
在1—300GHz（微波）的频带内，随着波长愈来愈短，大气对微波能量传播的衰减作用由弱到很强，云层微粒和雨微粒对微波的吸收和散射作用从轻微到十分显著。
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COSMO SAR Paris 图像方向滤波
COSMO SAR Paris 图像
COSMO SAR Paris 图像方向滤波
COSMO SAR Paris 图像边缘增强
（7）公路，铁路与桥梁
n 公路路面一般可认为是平滑表面，图像上是无回波的暗线条，当
分辨率很低时；这个暗线条也无法辨别，但道路两旁的地物如建 筑物、树林等却可能与道路构成角反射器，而在图像上形成亮线 条，暗示着道路的存在，高速公路在两个单行道之间常有隔离物 如水泥墙墩、栏杆，或一条植被覆盖带，前者在两条暗线条间形 成亮线条小暗线条有时不一定是公路，其它地物如灌溉渠道等， 也会形成暗线条。 n 铁路在雷达图像上的色调变化很大，有时很强，有时很弱。当铁 路的延伸方向与雷达图像的距离向一致时，图像上的信息为一暗 线条。在铁路与航向平行时，路基与地面构成二面角，图像上出 现强线条。 n 桥梁的桥面一般因镜面反射在图像上无回波，但是由于桥梁各部 分，如扶墙、栏杆、横档等之间能形成许多角反射器，因此在很 窄的指向角范围内都具有强回波。 n 桥墩和水面所形成的二面角反射器也能贡献强回波，在图像上分 辨率很高的情况下，甚至可以分出桥墩的数目。但桥墩和水面在 一定条件可能在图像上形成虚桥，其中较亮的那条是实际存在的 桥，较暗的那条为虚桥。
沿岸固定冰 区
破碎冰区
灰冰及灰白 冰
初生冰及冰 皮区
渤海湾RADARSAT_1 SAR 图像
COSMO 南极wilkins 冰盖X-profile
（6）城市与地表建筑物
n 房屋一般具有较强回波信号。单独建筑物的四
个侧面和顶面总有两面受到微波照射，侧面与 地面等可能组成多个角反射器，故回波较强。 平顶建筑物屋顶大多形成镜面反射，于是整个 建筑物在图像上呈现L形，如果是人字形屋 顶，这样图像上就不再是L形，而是出现很亮 的点状目标，因为屋顶的瓦面构成了角反射。
San Francisco COSMO SAR 内波图像锐化+中值滤波+方向 卷积增强处理
San Francisco COSMO SAR 内波图像
Niger三角洲地区COSMO SAR水系 图像滤波非监督分类
Niger三角洲地区COSMO SAR水系 图像
Niger三角洲地区COSMO SAR水系 图像密度分割
又逢一年求职时
被潜规则的大学男生们
色调
n 影像色调是雷达回波强弱的表现，它与许多因素有
关，其中有波长，入射角，极化方式，地物目标的方 位，复介电常数，表面粗糙度，是否构成角反射器等。 因此，在分析影像色调时，必须考虑这些因素。
0
= f ( , , P, , , 1 ,
2
,V )
形状
n 是指地物的周界或轮廓所构成的一种空间形式，在可
7.2 典型地物的图像特征
n （1）植被 n （2）地表土壤的物质构成 n （3）岩石 n （4）水体 n （5）冰雪 n （6）城市与地表建筑物 n （7）公路，铁路与桥梁
（1）植被分布
n 植被的解译是图像解译中的重要内容，因为地
面上大部分为植被覆盖，植被的信息不仅关系 到它本身，而且关系到与它有联系的其它地 物，例如不同土壤上生长不同的植被，再如植 被类型、密度与某种地质结构和岩石类型相关 联等。 n 影响植被雷达回波的主要因素有含水量、粗糙 度、密度，对于人工种植的植物来讲，还有种 植的几何形状等。
戈壁
农田
荒地
收割农田
甘肃武威SIR-B，垦区SAR图像 石家庄机载SAR土壤水分含量分类（散射系数）
（3）岩石
n 在雷达图像上识别和分析岩石类型，主要利用岩石的
表面粗糙度、风化特点和地貌形态。粗糙度是岩石的 表面特征，它是决定岩石图像色调的重要因素，不同 岩性的岩石由于风化的作用会形成不同的地表形态， 反映在雷达图像上则是不同的纹理。 n 在解译岩石的岩性的过程中，主要根据不同岩性形成 的特殊的图像特征和水系网、植被、耕地等有关信 息，例如，喀斯特地貌是潮湿地区石灰岩和白云石岩 的主要解译依据，这种地貌的雷达图像特征是干草堆 形或丘形，丘形特征喀斯特地貌中，没有水系图型， 只有因圆形的灰岩孔中可能有的积水形成无回波的圆 点。再如干燥地区的石灰岩常常有块状破裂，造成许 多角反射器，在雷达图像上出现强回波。
Niger三角洲地区COSMO SAR水系 图像
San Francisco COSMO内波2密度 分割
san Francisco COSMO SAR 内波图像
COSMO SAR图像处理
COSMO SAR 静止水域图像
（5）冰雪
n 冰雪是一类重要的地物。由于冰雪的不同结构、
含水量和介电常数等，对微波的反射不一，图 像上色调也出现不同的情况。 n 一般一年生冰无回波，或回波较弱，只是在形 成冰脊的边缘回波较强，二年生冰有比较均匀 的中等灰度色调，有缓慢变化的斑纹，多年生 冰的表面通常有风化脊、深洞和水道，色调比 较亮。
相关位置
n 地物的相对位置关系同样在雷达图像的判读中
起着十分重要的作用，因为某种固有的位置关 系，在目标信号不明显的情况下，往往可以通 过与其位置关系紧密的地物，发现目标的存在。 比如道路与路旁的树，有时邻近地物的回波可 能掩盖道路的信息，但其两旁的目标，如树却 可以在图像上表现为亮线条，从而把道路的信 息“透视”出来。
断裂带 黄土
花岗岩
新彊二台地区侵入岩体SIR-C彩色合成，C-HH，HV，HV
（4）水体
n 一般平静的水面总是造成镜面反射，无回波信
号，在图像上为黑色调，这样有时与雷达阴影 发生混淆，如面积很小的水面。另外在起伏较 大的地区由于阴影干扰，难于提取水的信息， 不过，因为水面的周围地物与水面形成不同的 回波信号，利用这种关系，总可以解译出水面 来。当水面有波浪时，则由于这种形式的粗糙 度，在雷达图像上出现明暗相间的色调变化， 这种情况下很容易发现水面。
见光和红外图像上反映得比较清楚，周边的色调一般 比较一致，虽然也存在某种程度的变形，须作几何校 正，不过一般不会造成视觉上的很大差异。雷达不 同，大多数地物目标在雷达图像上的形状与其在人们 的视觉中的形象相差很大，而且常常是实际目标的部 分轮廓，例如一座平顶楼房，在图像上一般表现为“L” 形，因为楼房的平顶无回波，在这栋楼房占据了数个 分辨单元时，它就会在图像上出现与人们想象不同的 形状，在分析地物形状时，需要注意这种情况。
第七章 微波图像的解译 与处理
7.1 微波图像解译标志 7.2 典型地物的图像特征 7.3 微波图像的处理
7.1 微波图像解译标志Interpretation
n 侧视雷达图像不同于可见光和红外图像，由于它
是主动遥感，以斜距成像，有多种极化方式，且 目前多是以单一频率的雷达波束进行工作，人们 常以单色的雷达图像作处理分析。 n 对图像进行解译须首先针对不同地物目标建立起 其解译标志，即分析它们在色调，形状，大小， 阴影，纹理，相对位置关系等方面的特点，借以 区分不同的地物。
粗糙度较高的林地 旱田
水田
广东肇庆L波段机载SAR
阔叶林
混交林
针叶林
陕西宜川SIR-C/X-SAR
（2）地表土壤的物质构成
n 土壤的回波主要与土壤的含水量、粗糙度和土
壤结构类型有关。一般说来，土壤的含水量增 加，其表面对电磁波的反射增加，回波增强， 穿透减弱。 n 不同类型的土壤形成表面粗糙度的因素各不相 同。由于其不同的土壤结构，接收和存贮水的 情况不同，这些都是借以分析不同土壤类型的 基础 。
它是雷达波束照射不到的部位，在解译时，须 将阴影部分靠近判读人员，亮的部分则远离判 读人员，否则会造成错觉，将原本是凸起的地 形看成是凹下的。阴影是地形起伏或高大地物 的标志；它掩盖了在这一部位的地物。
纹理
n 是色调变化的空间频率，在雷达图像上的纹理
是其分辨率的函数，它一般可以分为三种，即 细微纹理，中等纹理和宏观纹理。细微纹理与 分辨单元的大小和分辨单元内的独立地物的多 少有关，所以它是系统固有的一种特征，中等 纹理特征是雷达图像解译所用的纹理特征，它 在图像分析中起着重要的作用。宏观纹理是地 形地貌和地质判读中的关键因素。
大小
n 反映在图像上的地物大小与图像的分辨率有
关，低分辨率的情况下不可能反映地物大小， 分辨率高的情况下，又取决于它的回波信号与 邻近地物的差异，否则无法辨别出它的大小。 另外，地物所处的位置也是必须注意的，如果 在坡面上，因为透视收缩，迭掩和阴影会造成 很大变形。
阴影
n 雷达图像上的阴影与其它图像上的阴影不同，
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金门大桥san Francisco
San Francisco COSMO船只尾迹 图像方向滤波增强
san Francisco