SAR在地质遥感中的应用

2.3雷达图像处理与分析
雷达波束的主动发射及侧视相干成像特点, 造成雷达图像上独有 的斑点噪声和独特的图像畸变,使得其图像处理分析与可见光、红外传 感器图像有本质的不同。
雷达图像的主要几何特点是: 1、 斜距显示所形成的图像出现近距离侧压缩及远距离侧拉长 的几何畸变; 2、山峰等目标阻挡住发射电磁波而形成雷达阴影; 3、由于雷达回波信号与时间相关而造成雷达叠掩; 4、山坡顶底两端成像的时间间隔所形成的雷达透视收缩。
地质学是雷达遥感除了军事侦察以外最早的应用领域, 起始于 20 世纪 60 年代美国在云雾覆盖、林木繁茂的南美开展的大规模机载雷 达地质应用试验。进入 80 年代后, 机载雷达遥感已作为一种成熟的技 术应用于地质探测中, 而星载雷达遥感也蓬勃发展起来。
合成孔径雷达图像能提供十分丰富的地质构造、岩性、隐伏地质
SAR 在地质遥感中的应用
任文核、邝晗宇、陈志炳、张万超 ——113111
主要内容 1、引述 2、地质体微Leabharlann Baidu散射理论
2.1影像地质体散射特性的因素 2.2地质体散射特性模型 2.3雷达图像处理与分析 3、单波段、单极化及多波段、多极化雷达图 像的地学应用 3.1岩性识别 3.2地质构造解译 3.3基岩及火山探测 4、结论与展望
电磁波和自然表面( 如岩石表面) 相互作用的理论基础是粗糙 表面的散射理论, 在雷达遥感领域, 极少有人应用这些解析理论, 而 是一定条件下的近似解, 这些近似解用一定的公式表示出来就是面 散射模型。
目前, 可用来描述地质体表面散射特性的模型主要有准镜面或 物理光学模型、相关后向散射模型 、扩散散射、双尺度后向散射 模型、IEM 模型等
比如在植被覆盖地区, L 波段比 C 波段具有更强的穿透能力, 有利于探测植被 覆盖下的地面信息, 如岩石类型、构造分析等, 而 C波段则更有利于探测植被本身; 又比如, 平坦地表的 V极化入射波的回波较强, 而垂直分布的地物对 H 极化回波更 强。因此多波段多极化雷达比单波段单极化雷达具有更好的应用潜力, 常用波段 为 P, L, C,X 。
遥感地质应用的SAR回波响应
2.2.地质体散射特性模型
地球表面除去水体和植被覆盖外, 人工建筑仅占极小部分, 绝大 部分是岩石, 即地质体。在雷达地质研究中, 为了探讨 SAR 图像在 地质方面进行定量应用的可能, 地质体表面的散射特性是研究的重点 。因此, 从雷达波和目标物的相互作用机制出发, 建立岩石的后向散 射模型, 用来描述各种具有不同表面特征的地质体。
2.1影像地质体散射特性的因素
地质体散射是电磁波与地质体相互作用的结果, 雷达图像上 的灰度数字值是相应地面地物的雷达后向散射回波强度在 图像上的反映。这可用雷达方程来表示:
在雷达系统参数及成像几何位置不变的情况下, 雷达图像上 的后向散射强度仅随目标地质体物理特性参数——后向散射 系数而变化。
控制雷达波后向散射强度的岩石表面性质主要是表面粗糙
当然, 上述处理都是针对常规单波段、单极化及多波段、多 极化雷达图像而言的, 新型成像雷达( 极化雷达、干涉雷达) , 其 数据处理的方法有其特殊之处。
3、单波段、单极化及多波段、多极化雷达图像的地 学应用
在雷达遥感的发展过程中, 单波段、单极化及多波段、多极化雷达图像在地质 学中应用非常广泛。在岩性识别、构造分析、矿产调查、区域地质填图中都曾经 取得了重要的认识与发现, 给传统的地质学带来了新的活力。
度和复介电常数。
表面粗糙度取决于表面结构形迹, 如砂、砾和卵石的颗粒 及风化碎屑。除未固结的砾石、砂和粘土外, 表面粗糙度和岩性 之间并没有固定的关系。因此, 不同岩性的岩石可能有相同的雷 达回波。因此, 在雷达图像上识别岩性, 必须利用岩石的地貌表 现和风化特征,
复介电常数是对表面物质电性的测量, 它强烈地影响着物 质吸收电磁波能量的能力, 并影响着电磁波能量的反射率。物 质的相对介电常数由实部和虚部组成, 实部代表物质的介电常 数, 而虚部表示物质的损耗因子。复介电常数在很大程度上取 决于表面物质的含水量。相对地质体而言, 含水量极低。因此, 复介电常数的实部与岩石类型、结构、密度和岩石化学成分有 关, 而虚部则变化较小
1、引述
成像雷达（SAR）遥感以其独有的全天时、全天候观测能力 和对地表的穿透性及形态探测能力，特别是现在新型成像雷达遥 感技术的发展，使之在地质学应用中比光学遥感更具优势
成像雷达遥感, 一般即指合成孔径雷达( SAR)遥感, 其显著特 点是主动发射电磁波, 具有不依赖太阳光照及气候条件的全天时 、全天候对地观测能力,并对云雾、小雨、植被及干燥地物有一 定的穿透性。此外, 通过调节最佳观测视角, 其成像的立体效应可 以有效地探测目标地物的空间形态, 增强地形地貌信息。这些独 特的优势使得雷达遥感相对光学遥感, 在地质学中得到了更为广 泛的应用和深入发展。
单波段、单极化雷达图像只具有黑白显示的视觉效果, 灰度值范围在 0~255 之间, 灰度值差别小的地物难以区分。同时成像的多波段、多极化 SAR 系统, 使 所成图像达到了彩色显示的视觉效果。更为重要的是, 不同波段、不同极化状态 的雷达入射波对同种地物的探测效果各不相同, 因此可以获取地物对不同波段的 回波响应及线极化状态下同极化与交叉极化信息, 可更准确地探测目标特征, 增强 对地物的探测能力。
雷达图像经过预处理与增强以后, 对其进行解译可以充分利 用雷达图像的解译标志, 即色调、纹理、形状、大小等, 同时结 合典型地物的雷达图像特征解译经验。为了从雷达图像上提取 专题信息, 可以将雷达图像与其他遥感信息源进行复合, 采取适 当的图像处理、变换、增强方法, 如直方图调节、多波段图像假 彩色合成、HIS 变换、比值合成等等。
体等地质矿产信息, 尤其在火山、陨击、大断裂等地质构造探测, 以及 构造带控制下的金属矿床探测等方面具有独特的优势。
随着新型成像雷达遥感技术( 极化雷达、干涉雷达)的出现及地质 应用的深入, 雷达遥感获取的信息越来越多, 越来越全面, 数据处理方 法和手段越来越完善, 雷达遥感已经深入到可以进行地壳形变、地震 孕育、板块运动及地面沉降的测量和研究。